автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.08, диссертация на тему:Технологическое обеспечение качества и эксплуатационных свойств изделий при отделочно-упрочняющей обработке

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ “КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ"

На правах рукопису УДК 621.787.4

КИРИЧОК Петро Олексійович

Б ОД

СЕН 1995

ТЕХНОЛОГІЧНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ЯКОСТІ ТА ЕКСПЛУАТАЦІЙНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ ВИРОБІВ ІІРИ ОЗДОБЛЮВАЛЬНО-ЗМІЦНЮЮЧІЙ ОБРОБЦІ

Спеціальність: 05.02.08 - Технологія машинобудування

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук

Київ - 1995

Робота виконана в НТУУ “Київський політехнічний інститут” на кафедрі “Технологія машинобудування”

Науковий консультант - Заслужений діяч науки і техніки

України, академік АІН України, професор, доктор технічних наук Галриш Л-П.

Офіційні опонеігги -Заслужений діяч науки і техніки

РФ, академік ТЛІ І України, професор, доктор технічних наук Рижов Е.В.

-академік АІІІ України, професор, доктор технічних наук Зенкін А.С.

-професор, доктор технічних наук Афтанааів 1.С.

Провідна Виробниче об' єднання ім.С.П.Корольова,

організація - м.Київ

Захист відбудеться 18 вересня 1995р. о 15 годині на засідаїпіі спеціалізованої Ради Д 01.02.09 з присудження наукового ступеня доктора технічних наук у НТУУ “Київський політехнічний інститут”, корп. 1, ауд. 214.

Адреса: 252056, м.Київ, пр.Перемош,37.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці ІГГУУ “Київський політехнічний інститут”.

Автореферат розіслано серпня 1995р.

Відгуки на автореферат дисертації в двох екземплярах, що завірені печаткою організації, просимо надсилати на адресу НТУУ “Київський політехнічний інститут” вченому секретарю.

Вчений секретар спеціалізованої Ради ІІ.С.Равська

Д 01.02.09., доктор технічних наук, професор

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми досліджень. Сучасне машинобудування характеризується безперервним збільшенням навантажень, потужностей машин та швидкостей руху їх виконавчих органів, що потребує значного збільшення надійності роботи і довговічності функціювання механізмів в процесі експлуатації. Для вирішення цісї задачі необхідне застосування більш якісних матеріалів, подальше вдосконалення конструкцій, а також процесів обробки, особливо на завершальних стадіях.

При будь-яких навантаженнях найбільших напруг і руйнувань зазнають поверхні та поверхневі шари деталей машин і механізмів. Характеристики якості поверхні (геометричні і фізико-механічні), що визначають її експлуатаційні властивості, формуються протягом всього технологічного процесу, однак найбільший вплив мають чистові та оздоблювальні операції. Процеси різання через специфіку формування поверхневих шарів, а також в результаті температурного впливу в зоні різання не забезпечують отримання поверхонь з регулярним мікрорельєфом (РМР) та стабільними фізико-механічними властивостями поверхневих шарів.

Одним із найбільш перспективних шляхів утворення РМР на поверхні з одночасним зміцненням поверхневих шарів є оздо-блювально-зміцнююча обробка (030), зокрема, методом вібраційного накатування, який найбільше теоретично та експериментально досліджений такими провідними вченими як Шнейдер Ю.Г., Рижов Е.В., Горохов В.А., Одинцов Л.Г.,

Суслов А Г. Однак, більш широке впровадження технологічних процесів 030 стримується такими обставинами, як відсутність систематизованих даних про зв'язки технологічних факторів з геометричними та фізико-механічними параметрами поверхні та поверхневого шару - з одного боку, і параметрів якості поверхні з експлуатаційними властивостями виробів - з другого боку, а також технологічних факторів з експлуатаційними властивостями -виробів. Це обумовлює неможливість прогнозувати параметри якості та експлуатаційні властивості виробу, керувати ними та отримувати відтворювані результати. В теперішній час також відсутні розробки технологічних процесів 030, в яких би на одних і тих самих виробах, або контактуючих між собою по-

верхних застосовувались різні за типом і формою мікрорельєфи. Цс значно звужує діапазон застосування виробів з РМР.

У зв'язку з цим актуальною є проблема з єдиних технологічних позицій розглянути та систематизувати процеси 030, при цьому встановити зв'язки між технологічними факторами, геометричними та фізико-механічними характеристиками якості поверхні та поверхневого шару, а також експлуатаційними властивостями; узагальнити існуючі та розробити нові технологічні процеси 030 шляхом проведення тсорстико-сскперимсіпальних досліджень. Створені таким чином технологічні основи 030 дозволять отримувати шляхом 030 поверхні з відтворюваним мікрорельєфом певних характеристик, що забезпечить підвищення експлуатаційних властивостей виробів і дозволить вирішити значну наукову проблему.

Мстоюлтоботи с створення теоретико-скспсриментальних основ керування технологічними процесами 030 для покра -щення експлуатаційних властивосгсй деталей машин та механізмів шляхом отримання необхідних параметрів якості поверхні та поверхневого шару.

Для реалізації ідеї мети вирішено ряд питань, з яких на захист виносяться:

1. Технологічна система 030 в параметричному зображенні з науково обіруїггованими причино-наслідко ви ми зв’язками.

2. Математичні моделі технологічних процесів 030, що дозволяють цілеспрямовано керувати процесами обробки.

3. Комплекс технологічних процесів 030.

4. Аналітичні залежності між параметрами РМР і технологічними факторами. Методика розрахунку параметрів РМР.

5. Алгоритми керування якістю поверхні та поверхнеіюго шару, а також експлуатаційними властивостями виробів при технологічних процесах 030.

6. Комплекс пристроїв та інструментів для 030 пласких, циліндричних, фасонних та важкодоступних поперхонь.

7. Методика проведення теоретичних і експериментальних

досліджень. •

8. Результати експериментальних досліджень впливу техно-

логічних факторів на параметри РМР, фізико-механічні характеристики поверхневого шару, » також на експлуатаційні властивості виробів. -

з

9. Результати впровадження теоретико-сксперимснтальних досліджень у виробництво.

Иаукомлшвішт робота;

1. Вперше техлологічна система 030 подшіа в параметричному зображенні, що дозволяє на основі встановлених автором взаємозв'язків між технологічними факторами, параметрами якості поверхні та поверхневого шару, а також експлуатаційними властивостями отримувати за допомогою розроблених математичних моделей певні технологічні фактори, параметри якості і експлуатаційні властивості виробу.

2. Здійснено теоретичний розрахунок параметрів РМР шляхом вирішення двомірних пружноішастичних задач з урахуванням великих деформацій.

3. Розроблено класифікацію пристроїв й інструментів для 030, що дозволило систематизувати відомі пристрої й інструменти та ввести до розгляду нові. Запропонована класифікація використана при розробці алгоритмів керування технологічними процесами 030.

4. В результаті реалізації параметричної системи технологічних процесів 030 розроблено чотири класи математичних моделей, що дозволяють отримувати оптимальні технологічні фактори, параметри якості та експлуатаційні властивості виробів, зокрема при відсутності частини вхідних чи проміжних параметрів.

5. Для розроблених технологічних процесів 030 вперше встановлено аналітичні залежності між параметрами РМР і технологічними факторами при комплексній 030, при вібраційному накатуванні з утворенням на поверхні частково регулярного мікрорельєфу (ЧРМР) чотирикутного та циклоїдного типів.

6. Досліджено отримання РМР зі зміцненням поверхні за допомогою використання лазерного випромінювання. Вперше отримано залежності геометричних характеристик мікрорельефа і оброблюваної поверхні від розмірів прозорих деформуючих елементів і енергії лазерного випромінювання.

7. Вперше розроблено комплексні алгоритми цілеспрямованого керування якістю поверхні та поверхневого шару, а також експлуатаційними властивостями виробів при 030.

8. Виявлено закономірності формування фізико-механічних властивостей (залишкові стискуючі напруги, мікротвердість, фазово-структурний склад) при 030.

Практичне значення роботи;

1. Використання науково обгрунтованих рекомендацій, аналітичних залежностей, математичних моделей та алгоритмів:

- для визначення оптимальних режимів, параметрів якості поверхні та експлуатаційних властивостей виробів при 030 під час проектування і розробки пристроїв, інструменту, засобів контролю поверхонь;

- при розробці й впровадженні комплексних та комбінованих технологічних процесів;

- для автоматизації проектування технологічних процесів і обладнання 030;

- для подальших наукових досліджень процесів 030 науковцями й аспірантами та у практичній роботі інженерно-технічних працівників машинобудівних підприємств;

- в навчальному процесі студсіггів механічних спеціальностей по курсах "Технологія машинобудування", "Верстати й інструмент" та ін.

2. Самоспине значення мас запропонована класифікація пристроїв й інструмсітту для 030, що дозволяє оитимізувати й уніфікувати технічні засоби 030, що розробляються.

3. Використання у виробництві цілої низки розроблених технологічних процесій, пристроїв для 030, методів коіпролю РМР, що їх новизну захищено авторськими енщощіиши.

Реалізація роботи. Результати проведених теоретичних і ' експериментальних досліджень вігроваджено на ряді підприємств: ЖЗВА, м.Житомир (030 циліндричних і пласких поверхонь деталей баї-атошпиндельного токарного верстата), ВО "Більшовик”, м.Київ (030 пласких поверхонь і отворів сталевих труб), КВВО, м.Київ (030 циліндричних поверхонь деталей токарного верстата-автомата), ВО "РЕУТ", м.Бельці (комплексний технологічний процес 030 пласких та циліндричних поверхонь),

ЗДМ, м.Київ (отримання РМР на плівках), ДМК, м.Дніїгро-дзержинськ (методика технологічного забезпечення параметрі» якості та експлуатаційних властивостей виробів), КиАВО, м.Київ (вібраційне накатування тіл, що обертаються).Отримано підвищення зносостійкості (25...32%), міцності нерухомих

б

з'єднань (20...25 %), гі"рощільносгі (42...50%), зниження трудомісткості (до 9,6 раз). Річний економічний ефект від впровадження вказаних робіт складає понад 1 мли.крб. (в цінах до 1991р.). Результати робота використовуються у навчальному процесі в НТУУ “ Київський політехнічний інститут”.

Апробатгія робота. Про основні положення робота доповідалося на науково-технічних конференціях, семінарах, нарадах, найважливіші з яких вказано нижче: конференції - Технологічно керування якістю обробки та експлуатаційними властивостями деталей машин" (м.Київ, 1980 р.), "Сучасні проблеми різання інструментами із надтвердих матеріалів" (м.Харків, 1981 р.), "Інтенсифікація технологічних процесів механічної обробки" (мЛенінград, 1986р.), "Отримання, дослідження якості й застосування надтвердих матеріалів, що важко плавляться" (м.Київ, 1980р.), "Інтенсифікація процесів фінішної обробки деталей машин та приладів" (м.Дніпропетровськ, 1980р.), "Оптимізація керування прогресивними технологічними процесами в машинобудуванні" (м.Єреван, 1980р.), "Проблеми конструювання і технології виробництва сільськогосподарських машин" (м.Кіровотрад, 1981р.), "Прогресивні технологічні процеси, механізація і автоматизація трудомістких робіт"

(м.Іжевськ, 1983р.), "Прогресивні методи оздоблювальної обробки деталей машин та приладів" (м.Пенза, 1986р.), "Прогресивні методи обробки важкообробяюваних матеріалів" (м.Маріуполь, 1989р.), “Комп'ютерні технології в машинобудуванні і приладобудуванні” (м.Ва;на, НРБ, 1989р.),

"Сучасна технологія зміцнення, відновлення і механічної обробки деталей з покриттями" (м.Київ, 1993р.), "Нові технологічні процеси в машинобудуванні" (м. Одеса, 1993р.); семінари -"Оптимізація і автоматизація технологічних процесів механічної обробки та збирання в машинобудуванні" (м.Кть, 1979р.), "Шляхи вдосконалень технологічних процесів обробки та збирання в машинобудуванні" (м.Житомир, 1980р.), "Досвід застосування оздоблювально-зміцнювальної та фінішної обробка деталей машин, механізмів і приладів" (мДніпропетровськ, 1989р.), "Прогресивні технологічні процеси і підвищення ефективності механічної обробки" (м.Київ, 1990р.).

в

Пубтішдї, По темі дисертації опубліковано 50 наукових праць, у тому числі 1 монографія та 12 авторських свідоцтв на винаходи.

Структура і обсяг роботи. Дисертаційна робота складається із вступу, семи розділів, загальних висновків, списку літератури та 12 додатків, що викладені на 408 сторінках, вміщує 161 малюнок на 114 сторінках, 20 тнблиць на 23 сторінках.

ЗМІСТ РОБОТИ

На початку роботи обірунтовано актуальність розглянутих у дисертації питань, сформулювало мсту і завдання досліджень,

. наукову новизну, подано коротку анотацію роботи.

В літературному та патентному огляді проведено аналіз сучасного стану 030. В проаналізованих роботах частково розглянуто вплив технологічних факторі» на геометрію мікрорельєфу та їх впливла фізико-механічні властивості, але тільки при отриманні повністю рсі'улярнош мікрорелілфу (ПРМР) на циліндричних поверхнях. При ЧРМР зміни фізико-механічних характеристик ^ відбуваються лише на ділянках заглибин та наиливів. Через цс вплив технологічних факторів на фізико-механічні характс-. ристики поверхневою шару виробів з ЧРМР при цьому раніше не розглядався. Оскільки технології отримання на одній поверхні, або на контактуючих поверхнях різних видів мікрорельєфу не розроблялись, то й вплив технологічних факторії* на параметри якості, а також експлуатаційні властивості при комплексних технологічних процесах ОЗО раніше не вивчався. Пс досліджено також вплив технологічних факторів на параметри якості та експлуатаційні властивості ігри комбінованому мілині прозорих деформуючих елементів та лазерного випромінювання.

Проведений аналіз показав, що в теперішній час не розроблено технологічних основ ОЗО, що б дозволило за допомогою онтимізації технологічних факторів відтворювати необхідну для експлуатації якість оброблюваних виробів. Не створено достатньо раціональних технологічних схем, що розкривали б усі можливості вібраційного накатування, не розроблено достатньо конструкцій пристроїв для утворення на пласких, циліндричних і важкодосгуїших поверхнях заданого РМР.

На основі проведенного літературного та патентного огляду було сформульовано такі завдання досліджень:

- Проаналізувати фактори технологічних процесів 030, створити технологічну систему, яка 6 відтворювала взаємозв'язки між технологічними факторами, якістю поверхні та експлуатаційними властивостями і, таким чином, була б технологічною основою ігри 030;

- Встановити аналітичні залежності між параметрами РМР і технологічними фаісгорами, здійснити розрахунки глибини, ширини нерівностей та висоти напливів у залежності від зусилля деформування при різних радіусах деформуючого елемента;

- Розробити алгоритми цілеспрямованого керування параметрами якості та експлуатаційними властивостями за рахунок забезпечення визначених технологічних факторів;

- Розробити методику проведення теоретичних і експериментальних досліджень і провести дослідження параметрів РМР, фізико-механічішх характеристик поверхневого шару і експлуатаційних властивостей виробів, иігщаних 030;

- Розробити комплекс технологічних процесів 030 з отриманням на одній або контактуючих поверхнях різних видів мікрорельєфу і схем його утворення;

- Розробити конструкції пристроїв та інструментів для 030 пласких, циліндричних, фасонних та важкодоступних поверхонь, що підвищують продуктивність обробки та покращують якість виробів;

- Впровадити результати досліджень у виробництво.

Надати необхідної якості поверхні, а, значить, забезпечити їй

необхідні експлуатаційні властивості, можливо не тільки за рахунок застосування нових матеріалів, конструкцій пристроїв, але й розробляючи та застосовуючи нові технологічні рішення.

Автором розроблено технологічну систему, в якій встановлюється взаємозв'язок між технологічними факторами, характеристиками якості поверхні й поверхневого шару, продуктивністю процесу та експлуатаційними властивостями.

До технологічних факторів належать: зусилля деформування (Р), радіус сфери (геометрія) деформуючого елемента (II), кількість обертів шпинделя (пи1), подача деформуючого елемента або заготовки (8), кількість подвійних ходів (пдв.х.), кількість обертів автономного електропривода (п^с ), ексцентриситет деформуючого елемента (е), кількість деформуючих елементів (К). При 030 з одночасним залученням до технологічного процесу, наприклад, оптичних квантових генераторів до техно-

логічних факторій додаються також параметри режимів, що характеризують лазерну зміцнюючу обробку.

Якість поверхні з РМР характеризується такими параметрами: відносна площа, що її займають регулярні нерівності (Би); глибина (Ь), ширина (Ь) і висота напливів (Ьн) регулярної нерівності; кут сітки (а); кут напрямку нерівності (0); крок по вісі (80) та по колу (в*); амплітуда безперервної регулярної нерівності (Л); висота елемента (Я); кількість елементів на 1мм2 площі (1*0; відносна площа опору (Тр), де р - значенім рівня перетину поверхні; куги напрямку розташування нерівності (Р,у); радіус закруглення заглибин (г) та виступів (г'); коефіцієнт перекриття (К,,); залишкові напруги (о), мікротвердість (НД глибина наклепу (ІІ„гкл ), фазово-структурний стан (Фс).

Вказані технологічні фактори впливають на якість поверхні та поверхневого шару, цим самим визначають експлуатаційні властивості виробів: зносостійкість (узн), герметичність (Угсрм.), МІЦНІСТЬ нерухомих з’єднань (Уищ), корозійну стійкість (уь<5» контактну жорсткість (уьх.) та ін., а також продуктивність процесу. Таким чином, технологічні процеси 030 можливо уявити у вигляді технологічної системи, де технологічні фактори виступають у ролі вхідних параметрів, характеристики якості поверхні - проміжних параметрів, а експлуатаційні властивості й продуктивність - вихід них параметрів. Звідси випливає необхідність параметризації технологічного процесу, що наведена на мал.1. .

Для представлення розробленої технологічної системи у вигляді математичних моделей її доповнено набором статистичних даних. Це було виконано за рахунок існуючих та розроблених автором технологічних процесів 030 циліндричних, пласких, торцевих та фасонних поверхонь виробів.

Для цілеспрямованого керування технологічними процесами 030 розроблено два алгоритме.

Перший (мал.2) - для поверхонь виробів, на яких утворюють ЧРМР. Він виконується в такій послідовності. Вводяться вхідні дані (матеріал, твердість, шорсткість, геометричні параметри виробу, метод попередньої обробки). Визначаться вид та форма ЧРМР (іпахматне, циклоїдне, чотирикутне або кільцеве розташування нерівностей, відсутність, неповний або повний перетин нерівностей опуклої або увігнутої форми ). Виходячи із матеріала, геометрії поверхні, твердості виробу, що оброблюється, обирається геометрія деформуючого елемента, розраховується

Мал.І. Параметричне зображення технологічного процесу 030.

й

4-

-в І в

Жо.*Н (А В

Л ^

хххххххх

4-4.4.4-і- 4-4-4-

Процес обробки виробу

4-4.4.4.4-14.4.14-4-4-4.1

і Г £ І

Iй 5.^^‘5І2:>й^иив!/:!Ф в »"^Го-

5, Є,

4. І і 114-4- 4-4.4;4-4.14

з- д

*~ч *

Є §

і 4-

Залежність експлуатаційних властивостей від параметрів якості поверхні

і

£

с?

•о

X

**<

З

І І

б

е.

Г По гаток у

утг'

б&к^еинЯ (гідних і дйнних

1 Ггг--н

иакопиземн« біі&р матеріалу

(тат донниі. | иа«*смеі(>иіЦ

юрікцьі мат йоде*їй . І^лі^мрніа,^

______Г_____

8и>ногеиив | >у<и*лі Л><рор ( м^ЙОМм*, Р ^

В а бір сЗАйЗийнН«

Г

_________________________і

6иІц> ҐСАЬКвС-ІЯІ оЛргтб {хіт в* при вода. Па., ¿ойір *і>0*ості обсрпнЬ шпинй**в, ЬоЛір осиила циі тстр^-м*игт>а,П** і ви&р лойаіі інструмента, 2 Ьа&р еЛЦвит-рі»сиго*та іяс-трумвита,^

Ьиі*0Ч€ин4 **СЛ 0логтибосп)рй

^.Н».,*1 »«./«А

Мал.2. Алгоритм керування технологічним процесом 030 при утворенні на поверхні ЧВ!Р.

и

зусилля вдавлювання. Потім здійснюється вибір обладнання, пристроїв та деформуючого інструменту. З цією метою вперше розроблено їх класифікацію.

Різноманітність існуючих пристроїв і деформуючих інструментів для 030 призвела до необхідності класифікувати їх з метою виявлення загальних ознак і закономірностей, які можуть використовуватись ігри конструюванні деформуючих інструментів та пристроїв, а також при розробці схем обробки, за якими вони працюють. В основу запропонованої класифікації покладено технологічне забезпечення утворення РМР, а, отже й експлуатаційних властивостей. Пристрої розподілені на групи за характером ітриподу переміщення деформуючого інструмента, за геометрією поверхні, що оброблясгься, за системою утворення зусилля деформування. Деформуючі елементи розподілені на групи в залежності від геометрії й матеріалу деформуючих елементів, від їх кількості та від виду закріплення деформуючого елемента і характеру руху по поверхні, що оброблюється.

Далі, згідно до розробленою алгоритма, обирається схема обробки пласкої, циліндричної, торцевої, або фасонної поверхні (за один чи декілька проходів по копіру, з дискретною поперечною або повздовжньою подачею деформуючого елемента або заготовки або ін.).

Виходячи з кинематичних особливостей обладнання та пристроїв призначаються пнш , 8, пдвх, пае, є, і.

Після призначення технологічних факторів визначаються параметри якості поверхні й поверхневого шару. Спочатку визначаються глибина, ширина регулярної нерівності й висота напливів.

При розрахунках вказалних гіараметріп методом кінцевих елементів була вирішена контактна задача про впровадження , сферичного індентора в пружнопластичний наиівпросгір . Для вирішення контактної задачі використовувався алгоритм задо-вільнення по черзі силових і кінематичних умов поєднання контактуючих тіл. Цей алгоритм на кожному етапі працює з одним тілом і не потребує обов’язкової збіжності вузлів сіток тіл на поверхні контакту. Оскільки вирішувались контактні задачі для різних матеріалів напівпростору, то і абсолютні геометричні розміри сіток для кожної задачі ставились різними. Сітка нагав-простору мала різке згущення в області зони контакта. Це зроблено з метою підвшцешш точності апроксимації напруженно -деформованого стану. Розрахунок кожної задачі виконувався в

декілька етапів. Поверхні опору індентора задавалось прирощення переміщення, потім для цих умов вирішувалась пружно-пластична контактна задача, і визначалось інтегральне зусилля на індентор. Після цього навантаження повністю знімалось, і здійснювався розрахунок нанінпростору в умовах повного розвантаження. Як результат розрахунків, були отримані поля залишкових напруг, і по координатах вузлів поверхні напівпростору були розраховані величини гометричних параметрів нерівностей.

Далі, згідно до розробленого алгоритму, визначаються кут сітки (а), кут напрямку нерівностей (0), крок нерівностей за віссю (80) та кроком (Б*), амплітуда безперервної регулярної нерівності (А), питомий об’єм нерівностей (V*) і відносна площа, що її займають регулярні нерівності (Г„). Оскільки останній параметр є найбільш інформативним, що найповніше характеризує експлуатаційні властивості, то для розроблених технологічних процесів встановлено аналітичний зв'язок, який дозволяє відтворювати на поверхні необхідну за умовами експлуатації величину Р„:

- для комплексних технологічних процесів 030 пласких і циліндричних поверхонь відповідно

к ./(р -ну-р + р^ су* + івПщ є)

Гн —!------------------------------- ----:-------100%

100%

(1)

і

З д,+а, (р, - Рі) + а і (р> ~ р*)а й 2 <ід + ус£ ШеПдв.к /п»П

2<1а«

100%; (2)

- для технологічних процесів 030, при яких на плаский поверхні утворюють нерівності чотирикутного і циклоїдного тину відповідно •

= |1М'Упр^®В 'Пш^‘Пш-Vпр+Уп

пр-

-»•(вв'Пш+^вПшУпр+У^-ЬЧУпр/вв'пш+^ПиУпр+Упр--2ВПшЬ))1СЮ%, _

Крім того, базуючись на статистичному підході, параметри якості поверхні й поверхневого шару, а також експлуатаційні властивості можуть бути визначені за рахунок реалізації технологічної системи, яка передбачас побудову математичних моделей, що пов'язують технологічні фактори, параметри якості й експлуатаційні властивості.

Математичні моделі розподілені автором на потири класи. Об’єкти досліджень кожного класу наведені на мал.З.

В першому класі (мал.3а) в якості вхідних параметрів виступають технологічні фактори, а вихідними є експлуатаційні властивості, що їх отримав виріб в результаті 030. В другому класі (мал.Зб) при тих же самих вхідних параметрах результат технологічного процесу 030 може бути розглянуто, як набір параметрів якості поверхні й поверхневого шару виробу. У вказаних класах при введенні вхідних параметрів враховуються іакож такі параметри виробу, як геометричні розміри, шорсткість, твердість. Третій клас математичних моделей (мал.3в) являє собою побудову залежностей експлуатаційних якостей виробів (вихідні параметри) від параметрів якості поверхні й поверхневого шару (вхідні параметри). До четвертого класу математичних моделей (мал.Зг) належать залежності між параметрами якості виробу і технологічними факторами 030. Це дозволяє при відомих або заданих конструктором параметрах

і

80-^Уп цПт+ОООІЛ'

ЗІ1+80(НУц р- п”щ+ ЄОО ьа*) І5^УпРп‘ш + »о«ілТ

■С08 <рЛ<р- (4)

9-го(в), 4-го(г) класів

Si

А

З « 5

... ^ f i» -n

мі і і її і

Параіетри якості поверхні

Експлуатаційні властивості виробу

і і і і і ГП і м м і і і м

w , і « ^

J лґ *Г “ •" ш

X

Я

Z

о

і Т Г Т f

Параметри якості поверхні

к

я

З

£

м

1

з

Технологічні фактори

• £

Технологічні фактор?

Експлуатаційні властивості виробу

* *

ЗЬхнслогічні факторі

Параметри якості поверхні

РМР визначити потрібний технологічний фактор. Таким чином, наприклад, було реалізовано утворення РМР на полімерних шапках за допомогою сталевого дорну, що вмонтовувався в автоматичну лінію, і при контакті з плівкою за підвищених температур утворював на ній РМР. При відомих параметрах мікрорельєфу (Ри, її, Ь, її,,) за допомогою математичних моделей цього класу були встановлено необхідні технологічні фактори. При побудові математичних моделей використовувався індуктивний метод моделювання, що грунтується на принципі само-упорядасегаїя моделей. При цьому виходили з мінімального об'єму необхідної для моделювання апріорної інформації. Відомості, яких не вистачає, знаходились за допомогою перебирання великої кількості варіантів моделей по деяких зовнішніх критеріях вибору моделей: регулярність, мінімум зміщення, баланс змінних та комбінованих критеріїв. Точність прогнозування вихідного параметра моделі, відновлення значень, а також якість оптимізації і керування технологічним процесом залежить від якості вхідної статистичної інформації, яка використовується для налагодження математичної моделі. Побудовані таким чином математичні моделі мають різні набори вхідних і вихідних дан-них, що відповідають згаданим чотирьом класам математичних моделей. Для кожного вихідного параметру будувалось декілька моделей, і з них обиралась краща. Кількість моделей може бути як збільшена, так і зменшена. Однією з переваг збільшення кількості математичних моделей є те, що вони дозволяють при відсутності одного або декількох вхідних параметрів за наявності вихідного вирішенням системи із декількох рівнянь визначати невідомий вхідний параметр.

В результаті реалізації технологічної системи за розробленим алгоритмом можуть бути представлені параметри якості поверхні й поверхневого шару або експлуатаційні властивості деталей машин та механізмів у вигляді математичних моделей. Вони взаємопов'язують технологічні фактори, параметри якості поверхні й поверхневого шару, а також експлуатаційні властивості виробу і продуктивність технологічного процесу.

Другий алгоритм розроблено для керування технологічними процесами 030, при яких на поверхнях утворюють ПРМР. В цьому випадку в якості геометричних і фізико-механічних параметрів поверхні виступають: Л, И, Тр, р, г,г,г\Кп,ІІ(1, о, Ннаюі.» Фс Параметри якості та експлуатаційні властивості виробу

у вкязаішому алгркші також визначаються шляхом реалізації технологічної системи у вигляді математичних моделей.

Використовуючи кращі математичні моделі за допомогою спеціальних програм побудовані для кожного класу математичних моделей об* ємні ірафіки. Цс дозволяє змінюючи найбільш впливові вхідні параметри, при решті фіксованих, ірафічно відтворювати зміни, що здійснюються з вихідними параметрами технологічних процесів 030.

Результати теоретичних досліджень було використано при розробці та впровадженні у виробництво цілої низки реальних новігх технологічних процесів 030 і відповідного обладнання.

Так, зокрема, розроблено процес вібраційного накатування пласких поверхонь, при якому мікрорельєф утворюють за рахунок прямолінійного руху двох державок з деформуючими елементами, що перехрещуються і по черзі контактують з поверхнею, яка оброблюється. Заготовка, що закріплена на столі верстата, при цьому здійснює поздовжній рух із заданою подачею. Обробка здійснюється за схемою перекриття пласкої поверхні по всій ширині за один прохід, що значно підвищує продуктивність порівняно зі схемою обробки по рядку. Пристрій кріпиться на вертикально-фрезерному верстаті. При обертанні шпинделя верстата ексцентрик з водилом, що кріпиться на ньому, здійснює коливальний рух, який викликає зворотньо-поступальний рух одніа з полозок, що за допомогою кутового важеля передається асинхронно до другої полозки. Ці рухи викликають зворотньо-поступальний рух двох державок з деформуючими елементами, під кутом 45° по відношенню до вісі заготовки і під кутом 90° по відношенню одна до одної. Незалежність регулювання кожної державки за висотою забезпечує отримання на пласкій поверхні стабільного за формою і розмірами мікрорельєфа.

Розроблена технологія дозволяє збільшити маслосмкість поверхні, а також покращити геометричні та фізико-механічні показники, що забезпечує підвищення зносостійкості пласких поверхонь порівняно зі шліфованими в 3,1 рази.

Для одночасної обробки декількох деталей одного типорозміру за схемою перекриття пласкої поверхні, що оброблюється, по всій ширині за один прохід, розроблено процес вібраційного нехтування з утворенням мікрорельєфа за рахунок зворотньо-поступального руху деформуючого елемента по циклощі і поздовжньої подачі заготовки.

Принциповою відмінністю такого мікрорельсфа є розташування нерівностей: циклоїдного типу по рядку, а не по колу. При розташуванні нерівностей циклоїдного типу по колу після проходження ділянки деталі довжиною, що дорівнює діаметру кола, нерівності починають накладатися. Це ускладнює не тільки визначення геометрії мікрорельєфе, але й може викликати перезміні іення поверхні, її лущення та інші небажані явища в місцях перетину нерівностей при оптимальних, з точки зору одноразового проходу деформуючого елемента, зусиллях. Мікрорельєф утворюють за допомогою спеціального пристрою, який закріплюється на вертикально-фрезерному верстаті. Пристрій оснащено одним деформующим елементом з визначеним ексцентриситетом його відносно вісі обертання. Техиологічітй процес повинен виконуватись при дотриманні підношення подачі стола верстата із заготовкою до кількості обертів шпинделя більше 2е, а відношення поздовжньої швидкості деформуючого елемента до величини ексцеїггриситета повніша бути більшою кількості обертів автономного електопривода.

Для підвищення продуктивності пристрій може бути оснащений торцевою фрезою. При фрезеруванні з наступним вібраційним накатуванням оптимальна кількість обертів фрези відповідає кількості зворотно-поступальних рухів державки з деформуючим елементом, а необхідну кількість обертів вона отримує від автономного електропривода.

При вібраційному накатуванні пласких поверхонь з розташуванням нерівностей по циклоїді, зносостійкість порівняно зі шліфованими поверхнями зростає в 2,2 рази.

Наведені пристрої застосовувались також для утворення РМР на торцевих поверхнях.

Розроблено технологічні процеси для утворення мікрорельєфу на зовнішніх і внутрішніх поверхнях обертання.

Для обробки зовнішніх циліндричних поверхонь застосовується пристрій, який встановлюється на поперечних полозках токарного верстата. Деформуючим елементом слугує наконечник з синтетичним алмазом, робоча частина якого мала сферичну форму. Осциляційний рух, амплітуду якого регулюють змінні кулачки, надається'деформуючому елементу за допомогою передаточного механізму від шпинделя верстата. Його застосувати дозволяє в широких межах варіювати кількість подвійних ходів наконечника за хвилину і забезпечує жорсткий кінематичний зв'язок між шпинделем верстата і вібраційним пристроєм.

Останній при зміні режиму обробки може утворювати на поверхні різні види РМР.

Для 030 отворів застосовується розроблений пристрій, що кріпиться на шпинделі свердлильного або фрезерного верстата. При обробці деформуючий елемент здійснює одночасно обертальний і зворотньо-поступальний рухи. Це, а також вертикальна подача пристрою забезпечує рівномірне утворення мікрорельефа на всій робочій поверхні отвору деталі вздовж вісі. Конструкція пристрою дозволяє регулювати зусилля притиснення вигладжувана до поверхні в широкому діапазоні. Застосування одного електродвигуна і наявність прямого кінематичного зв'язку між зворотньо-поступальним та обертальним рухом дозволяє утворювати на внутрішній поверхні стабільний за формою і взаєморозташуванням мікрорельєф.

При вказаних схемах вібраційного накатування на поверхні залишаються ділянки з вихідною шорсткістю і фізико-мехяніч-ними якостями. Для усунення вказаного недоліку розроблено комплексний процес 030, що складається з двох етапів: на першому етапі на пласкій, циліндричній, торцевій або фасонній поверхні після шліфування або фрезерування вібраційним накатуванням па прискоренній поздовжній подачі й невеликому числі осцилящй, отримують ЧРМР. На другому етапі обробки зменшується зусилля вдавлювання і величина поздовжньої подачі, а кількість зворотньо-поступальних рухів збільшується. Це дозволяє отримати ПРМР на ділянках між нерівностями, що утворені на першому етапі. Під час другого сталу обробки напливи, що утворились по границях нерівностей після першого етапу обробки, згладжуються.

Досліджено вплив режимів обробки на зміни геометричних параметрів поверхні (глибини, ширини, висоти напливів, площі нерівностей в поперечному перетині, висоти елемента, радіусу закруглення, кута напрямку розташування елемента, відносної опорної площі в залежності від зусилля вдавлювання, радіуса деформуючого елемента, величини амплітуди коливань, кількості обертів заготовки) при комплексній 030.

Досліджено вплив технологічних факторів процесу обробки на фізико-мехещчні параметри поверхневого шару.

Комплексний технологічний процес 030 супроводжується значним зміцненням поверхневого шару. Мікротвердість при цьому збільшується на 24...2б%.

Аналіз стану поверхневого шару сталі 20Х після комплексної 030 показав, що в ньому формуються стискуючі залишкові напруги, як в разі застосування в якості попередньої операції фрезерування, так і шліфування. В першому випадку величина їх на 20...25% більша, ніж у другому. .

При 030 здійснюється розпад залишкового аустеніта і його перетворення в мартенсит. Структура стає більш однородною. В результаті аналізу фазових перетворень в поверхневому шарі сталі 20Х було встановлено, що після комплексної 030 кількість залишкового аустеніта зменшується з 15—23% до 4...9%.

Залишкові напруги визначались методом похилих зйомок на установці УРС-50ИМ у випромінюванні залізного анода. При кількісному фазовому аналізі визначались зміни, що виникають у співвідношенні мартенсита та залишкового аустеніта. Інтегральні інтенсивності знаходились шляхом планіметрування площин, що обмежені вказаними дифракційними кривими та лінією фону.

Мікротвердість вимірювалась приладом ПМТ-3. Для отримання стабільних результатів мікротвердості був застосований метод оцінки стабільності її по значенню коефіцієнта варіації мікротвердості.

Для проведення зносних іспитів зразків пласких поверхонь з РМР було спроектовано та виготовлено спеціальні стенди. Навантаження на пару тертя здійснювалось вертикальним переміщенням стола верстата за рахунок стиснення тарованої .' пружини. В зону тертя крапельницею подавалось масло. Зношування зразків здійснювалось при визначених навантаженнях і швидкостях, що імітують середню швидкість токарних, фрезерних, та розточних верстатів. Зносостійкість визначалась -методом порівняння втрати ваги за допомогою лабораторних аналітичних вагів моделі ВЛР-200, а також по зміні глибини нерівностей по профілограмах.

Для проведенім іспитів на знос внутрішніх і зовнішніх циліндричних поверхонь було спроектовано та вшхуговлєно установки, які дозволяли проводити експерименти на одному або двох зразках одночасно. Лінійний знос реєстрували індуктивним датчиком вимірювальної електронної системи мод. 212 та записували за допомогою пристрою мод. КСП-4. .

Досліди на знос торцевих поверхонь проводились на машині тертя для торцевих поверхонь. Знос їх оцінювався за допомогою вертикального оптиметра, який призначений для контактних вимірів лінійних розмірів методом порівняння виміряного розміру з

еталонним. Виміри зносу зразків проводились по три рази в дванадцяти точках через кожні 0,5г тертя.

Гідрощільність вузлів визначалась накопиченим витоком масла. Масло, що проходило крізь манжети, потрапляло в порожнину гідровузла і через визначений отвір надходило і накопичувалось в мірних циліндрах об'ємом 50см3 з розмітками через кожний 1см3.

Для поверхонь з ЧРМР експериментально визначались геометричні параметри нерівностей (глибина, ширина, висота напливів, а також площа нерівностей в поперечному перетині) шляхом розшифрування профілограм в залежності від зусилля вдавлювання при різних радіусах сфери деформуючого елемента.

З метою підвищення якості збирання з'єднань розроблено технологічний процес отримання нерухомого з'єднання за рахунок комбінування форми виду РМР. При цьому на одній поверхні утворюють мікрорельєф опуклої форми, а на другій -увігнутої. Після нанесення мікрорельєфу деталі з'єднують і калібрують поверхню отвору внутрішньої деталі, що призводить до її пластичної деформації в радиальному напрямку. При цьому здійснюєш і зчеплення по синусоїді, а та частина РМР, що не ввійшла в заглибини увігнутого ЧРМР, деформується. При цьому зменшується висота нерівностей і збільшується радіус їх закруглення, а, отже, збільшується площа контакту сполучених поверхонь, а також міцність з'єднання. Спосіб застосовується в механоскладальному виробництві при виготовленні біметалевих (сталь-бронза та ін.) втулок, причому твердість матеріалу однієї деталі менше твердості матеріалу другої. Мікрорельєф утворюють за допомогою розроблених вібраційних пристроїв та гнучкого валка з ПРМР.

Розроблено способи контролю міцності нерухомих з'єднань. Так, наприклад, один з них полягає в тому, що на поверхнях з'єднань, що порівнюються, утворюють РМР. Еталонний зразок отримують шляхом сплашіеня аналогічних контрольованому об’єкту тіл. Це забезпечує контактуючим поверхням практично 100% -у площу контакту двох електропровідних тіл завдяки молекулярній взаємодії матеріалів, з яких вони виготовлені. Далі ' вироби, що контролюються, і еталонний зразок підключають паралельно до джерел живлення і вимірюють співвідношення струму, що тече через них. За його величиною визначають площу контакту, тобто міцність контактування з'єднаних тіл. Заміри зусилля розпрссовки отриманого з'єднання показали, що його

міцність порівняно з міцністю з єднань, и яких сполучені поверхні оброблялись точінням, збільшується більш, ніж у 3 рази.

Розроблено утворення мікрорельєфу та зміцнення поверхні на маложоїхлких виробах зі застосуванням комбінованого впливу прозорих деформуючих елементі» (кулі, ролика) і теплового вплину лазерного випромінювання.

Для об]х>6ки важкодоступних поверхонь запропоновано процес утворення РМР за допомогою випромінювання двох лазерів, при якому випромінювання допоміжного лазера утворює нерівності (лунки), а вшіромінювання основного лазера зміцнює ділянки між ними. Параметри фокусуючої оптики і енергія випромінювання визначались за розробленим алгоритмом. Взаємозв'язок між енергією випромінювання основного та допоміжною лазерів та діаметром нерівностей визначалась, як,

Е- Я^1 V/!> „ лг і » Е-л^' Жр вг2 > Дс - критична

щільність потужності світлового потоку відповідно по плавлінню та випарюванню, Т2 - тривалість відповідно основного та допоміжного лазерних імпульсів, ¿2 - діаметри відповідно нерівності і зміцненої плями. Відносна площа, яку займають рсіулярні нерівності визначастіля як

Рн=—-“37 100%. (5)

2,5« О,

В якості деформуючих елементів використовувались кулі й валки, що були виготовлені з твердих сплавів, а також вигладжувані із синтетичного алмаза. Інструменти кріпились в спеціально сконструйованих держаках, що дозволяють кріпити один і декілька деформуючих елементів та контролювати зусилля деформування.

Розроблені технології й пристрої для 030 впроваджені у виробниігпю на ряді підприємств.

І Іа Житомирському заводі верстатів-автоматів впроваджено 030 пласких і циліндричних поверхонь. Режими обробки і параметри мікрорельєфу слідуючі: для головної вісі супорта -Р ^ 300П, Я = 2 мм, п,„ = 31,5об/хв, УІір = 0,558мм/об,

Пд*, - 750хв і, с = 0,4мм, Ь — 0,0026 мм, Ь = 0,27мм, її,, = -0,0011мм, Рн = 25% (матеріал - сталь 20Х, НИС 60...63).

Обробка однієї пісі триває 55хв. За одну зміну мікрорельєф утворюють на шести головних вісях; для пласких направляючих супортної групи- Р - 250Н, Я = 1,5мм, пт= 80об/хв, УІЧ, =

250мм/хв, =0,0030мм, Ь - 0.28мм, Іі„ - 0,0011мм, Р,, - 28%

(матеріал - сталь 20Х, НКС 60...63); для пласких клинців супортної групи - Р - -100Н, Я - 4мм, пш — бЗоб/хіі, УІІр -315мм/хв, Ь = 0,0052мм, Ь=0,5мм, Н„ - 0,0046мм, Ри - 30% (матеріал - бронза Бр05Ц5С5 НЯВ 75.. 85).

Сштистичний аналіз результатів серійного впровадження вібраційного накатування головної пісі супорга ноказив, іцо зносостійкість пари тертя підвищилась на 30%, а кількість заїдань пари головна вісь - каретка поздовжнього супорга зменшилась в

4 рази. В результаті впровадження вібраційного накатування пласких поверхонь замість шабріння трудомісткість обробки верхнього супорта багатошпиндельного верстата зменшилась з 111,96 хв. до 11,63 хв, тобто в 9,6 рази, а довговічність збільшилась на 30%.

На КиЛВО (м.Київ) впроваджено ОЗО деталей із матеріалу ВТ-6, поверхня яких хромована та нікельована. Режими обробки і параметри мікрорельєфу слідуючі: для нікельованих діаметром 50мм - Р — 160Н, Я — 3,5мм, пш — 12,5об/хв, УІф - 3,5мм/об,

Пдв.х — 1250ХВ'1, е = 1,5мм, Ь - 0,0035мм, Ь„ - 0,29мм, Ьн -

0,0008мм, Р., — 33%, для хромованих діаметіюм 100 мм - Р —

120Н, Я - 2,0мм? пш - 25об/хв, У„р - Змм/об, пда х - НООхіі1, е = 1,5мм, її — 0,0030мм, Ь - 0,28мм, 1ін- 0,0005мм, Гн - 35% . Результати досліджень показали, що зносостійкість виробів нід-вшдилась на 28...32% порішшно з виробами, поверхні яких піддано алмазному шліфуванню.

Для КВЦО (м.Київ) була розроблена ОЗО тіл обертання. Режими обробки і параметри мікрорельєфу слідуючі: Р - 280Н,

Я - 2мм, пш = 40об/хв, У„р - 1,25мм/об, пас - ЗОООоб/хв, И -

0,0024мм, Ь — 0,28 мм, Ьи — 0,0009мм, Р„ — 29% (матерія - сталь 20Х, НЯС 60...63). Зносостійкість виробу зросла на 20...25%.

Для ВО "Більшовик" (м.Київ) розроблено технологічний процес ОЗО для пласких поверхонь: режими обробки - Р - 200Н, Я = 1,5мм, пш — бЗмм/хв, Упр - 250мм/хв, гїас. - 1250об/хв, е = 1,5мм, Ь = 0,0038мм, Ь - 0,29мм, Ьи — 0,0015мм, Рн —29% (матеріал - сталь 45, НЯС 50...53). Зносостійкість виробу зросла на 25...28%. Для остаточної обробки отворів труб зі сталі 20, розроблено і впроваджено технологічний процес ОЗО. Режими обробки слідуючі: Р = 300Н, Я = 2,5мм, пдвх = 1250ХВ1, е =

1,5мм. Довговічність виробу зросла на 20...25%.

На заводі дослідних машин ВО "Більшовик" (м.Київ) впро- • ваджено ОЗО на деталі "дорн", яка використовується в апто-

матичній лінії для виробництва полімерних плівок.. Задопомо-іч)Н) розробленої технології на поверхні деталі зі сталі 40ХН,

HRC 29...32, утворювали мікроі>елі>сф. Обробка здійснювалась на прецизійному вертикально-фрезерному верстаті моделі 6А76ПФ. Деформуючий елемент жорстко встановлювався в держателі, а стіл ію[>егати ;іі .»акрінленою на ньому деталлю здійснював зворотньо-поступальну подачу паралельно вісі деталі, яка оброблювалась. За рахунок стабільності зусилля вдавлювання деформуючою слсмста і точною поворота деталі навколо вісі створений мікрорельєф май такі параметри: Fu — 39,25%, b = -0,30мм, h - 0,15мм, довжина нерівносгі - 31мм, кількість нерівностей - 240 пггук. Мікрорельєф на поверхні полімерної плівки забезпечив підвищення терміну зберігання крові в 3...4 рази, міцність полімерних пакетів збільшилась на 15...25% порівняно зі звичайними.

Результати дисертаційної роботи впроваджено в учбовий процес НТУУ “ Київський політехнічний інститут “ при проведенні :іанить по підвищенню кваліфікації інженерних працівників.

На ІЮ "РПУТ" (м.Бельці) впроваджено комплексну 030 зовнішних циліндричних поверхонь. Режими обробки і параметри мікрорельєфу слідуючі: матеріал - сгаль 20Х, IIRC 60.,.63, 1 етап - І* — 25011, R — 2мм, п,„ — ЗОоб/хв, V„p =

— 1,56мм/об, пдв х - 750хв *, с — 0,8мм, h — 0,002мм, b — 0,28мм, 1ін— 0,0007мм, Гн— 35%, 2 eran - Р — 15011, R — 2мм, п1п = -50об/хв, V„p - 0,43мм/об, е - 0,8мм, пдв х - 750хв *, її — -0,001мм, b — 0,20мм, Рн— 25%; матріші - сталь 45, 11RC 50...52,

1 етап - Р — 20011, R - 2мм, пш - ЗОоб/хв, Virp - 0,43мм/об, іідп.х. - 750x1» 1, с — 0,8мм, h — 0,0029мм, b — 0,30мм, h„ --0,0006мм, Рн — 37%; 2 етап - Р — 100Н, R - 2мм, пш — ЗОоб/хв, Vlip - 0,21мм/об, чдвх - 750хв ', е - 0,8мм, h - 0,0018мм, b = -0,1мм, Г„ - 20%. Впроваджена технологія підвищила гідро-щільність нерухомих з'єднань на 42...50% порівняно із попередніми заводськими технологіями.

Для пласких поверхонь режими комплексної ОЗО і параметри мікрорельєфу слідуючі: матеріал - чавун СЧ25, НВ 190...210,

1 стан - Р — 18011, R — 4мм, пш — бЗоб/хв, Vnp - 250мм/хв; h = —0,0060мм, b = 0,45мм, h„ — 0,0018мм, Г„ = 35%, 2 етап - Р = -12011, R - 4мм, її,,, - 250об/хв, V™ - 25мм/хі», h - 0,0032мм, Ь=

- 0,38мм, F7,, - 31%, матеріал - І>р05Ц5С5, HRH 75...85, 1 етап -Р-10011, R - 4мм, ііш - 80о()/хв, V„p = 315мм/хв, її =■ 0,0070мм,

Ь=0,50мм, hH =0,0044мм, F„ - 30%, 2 етап - Р - 5011, R - 4мм, пш = 250об/хв, = 315мм/хв, h — 0,0035мм, b — 0,40мм, Р„ —

=28%. Зносостійкість виробів підпинииіась на 28...32% порівняно з базовим варіантом.

На Дніпровському металургійному комбінаті (м.Дніпро-джержинськ) впроваджено методику технологічного забезпечення параметрів якості поверхні та поверхневого шару, а також експлуатаційних властивостей виробі» при технологічних процесах 030.

В додатку наведено розроблені технологічні рекомендації, інструкції по експлуатації пристроїв, таблиці, програми для ЕОМ, розрахунки економічної ефективності, документація по впровадженню технологічних процесів і обладнання у виробництво.

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ

1. На базі тсорстико-експериментальних досліджень вперше створено параметричну технологічну систему технологічних процесі« ОЗО, яка с основою для цілеспрямованого керування і отримання заданих технологічних факторів, парам сірі її якості поверхні та поверхневого шару, а також експлуатаційних властивостей виробів.

Для реалізації параметричної.'технологічної системи вона поділена на чотири класи математичних моделей, що дозволяє при відомих вхідних даних (технологічні фактори або параметри якості) визначити проміжні або вихідні параметри (параметри якості або технологічні фактори), а також тримати необхідні експлуатаційні властивості.

При відсутності одного чи декількох вхідних параметрів або проміжних даних система отриманих дня кожного класу математичних моделей дозволяє знайти необхідний для технологічного процесу параметр.

2. Здійснено теоретичні розрахунки параметрів РМР (глибина, ширина і висота напливів нерівностей) методом кінцевих елементів з урахуванням великих деформацій при вирішенні пружнопластичних контактних задач, що дозволяє обрати оптимальні для конкретних умов режими обробки.

3. На базі теоретичних і експериментальних досліджень розроблено аналітичні залежності, які встановлюють взаємозв'язок між технологічними факторами, відносною площею і питомим

об'ємом нерівностей, що дозволяє визначити оптимальні для конкретних умов режими обробки.

4. Розроблено алгоритми цілеспрямованого керування технологічними процесами 030, при яких на поверхні утворюють ЧРМР і ПРМР. Алгоритми взасмопов’язутоть технологічні фактори процесу обробки, параметри якості поверхні й поверхневого шару, а також експлуатаційні властивості виробів.

5. Запропоновано методики досліджень, що мозволякт> достовірно оцінити вплив технологічних факторів процесу обробки, параметрів мікрорельєфа і якості поверхневого шару на експлуатаційні властивості виробів.

6. Розроблено і досліджено:

- комплексний процес 030, що полягає в утворенні на

поверхні ЧРМР з наступним тонким вібраційним накатуванням всієї поверхні з утворенням ПРМР. Наявність на поверхні двох видів РМР забезпечує необхідну малоємкість поверхні, зміцненню поверхневого шару, згладжування напливів по краях масляних канавок, а також зниження мікронерівностей по всій оброблюваній поверхні; • •

- технологічний: процес отримання нерухомого з'єднання з двох деталей. Підвищення міцності нерухомого з’єднання досягається за рахунок використання комбінованих за формою мікрорельєфів;

- технологічні процеси 030 пласких поверхонь з отриманням ЧРМР, що утворюються переміщенням деформуючих елементів по циклоїді й по прямих, що схрещуються, з отриманням мікрорельєфів циклоїдного та чотирикутного тишв. Це дозволяє збільшити розміри пласких поверхонь, що обробляються, за схемою перекриття по всій ширині деталі за один прохід, забезпечує стабільний за формою і розмірами мікрорельєф і покращує експлуатаційні властивості;

- технологічні процеси 030 поверхні зі застосуванням ком-

бінованого впливу прозорих деформуючих елементів ( кулі, ролика) і теплового впливу імпульсного лазерного випромінювання, а також отримання ЧРМР і одночасного зміцнення ділянок поверхні між нерівностями за рахунок тільки імпульсної лазерної дії, що дозволяє таким чином обробляти маложорегкі й важкодоступні поверхні. .

7. Розроблено комплекс пристроїв й інструментів, що дозволяють здійснювати і контролювати розроблені технологічні про-

цсси при обробці пласких, цилінлричних, фасонних і важкодо-стутіних поверхонь.

8. Проведені дослідження показали значне покращення експлуатаційних властивостей виробів, на поверхнях яких утворено РМР за запропонованими технологіями:

а) комплексна двостопна 030 дозволила збільшити зносостійкість поверхонь, що працюють в умовах тергя, в 3,3 рази порівняно зі шліфованими поверхнями і в 3,4 рази порівняно із фрезерованими;

б) при 030 пласких поверхонь з утворенням ЧРМР з малюнком чотирикутного типу зносотійкість порівняно зі шліфованими поверхнями зросла в 3,1 рази, а довговічність супортної групи порівняно з шабреними поверхнями зросла на 30%. При 030 пласких поверхонь із розташуванням нерівностей по циклоїді зносостійкість порівняно зі шліфованими поверхнями зросла в 2,2 рази.

Статистичний аналіз результатів впровадження технологічних процесів 030 тіл обертання показав, що зносостійкість пар тергя збільшилась на 30%, а кількість заїдань зменшилась в 4 рази;

в) експериментально підтверджено підвищення міцності не-

рухомих з'єднань на 20...22% за рахунок утворення на поверхнях, що контактують, комбінованого мікрорельєфа - ПРМР і ЧРМР увігнутої і опуклої форм. *

9. Екскпсриментально підтверджено вирішення задач, в яких задано необхідні для експлуатації геометричні параметри мікрорельєфа, і по них знайдено необхідні режими 030. Для досягнення цієї мсти використовується алгоритм керування технологічним процесом, а також математичні моделі, де в якості вхідних параметрів виступають задані параметри мікрорельєфа, а вихідних - технологічні фактори (наприклад, РМР на сталевому дорні).

10. Досліджено вплив технологічних факторів процесу оброб-

ки на фізико-механічні параметри поверхневого шару виробу. При 030 значно збільшується мікротвердість, формуються залишкові стискуючі напруги, покращується фазово-структурний стан. *

11. Результати проведених теоретичних та експериментальних досліджень впроваджено у виробництво у різних галузях промисловості. При організації технологічних процесів 030 на ряді підприємств (ЖЗВА, м.Житомир; ВО "Більшовик”, м.Київ; ВО "РЕУТ", м.Бельці; ЗДМ, м.Київ; ДМК, м.Дніггродзержинськ;

КВВО, м.Київ; КиЛВО, м.Київ) впроваджені пристрої й інстру-мсігг для 030, технологічні інструкції й рекомендації для обслуговуючого персоналу.

Основні положення дисертації викладено в таких роботах:

1. Гавриш Л.П., Киричок П.О., Підберезний М.П. Зміцнення металевих поверхонь деталей маїпин та механізмів. -Київ:

Наукова думка, 1995. -173с.-з 4 розділів (10,23 друк, арк.) претендентом написано 2,5 розділа (6,5 друк. арк.).

2. Гавриш Л.П., Киричок П.О. Досвід розробки і впровадження ггрогрссишіих високопродуктивних оздоблювальїю-зміцнюючих технологій. - Київ: Товариство "Знання", 1989. -Ібс.-претендсіггом встановлено аналітичні залежності, розроблено пристрої, методику контролю - 60% зміслу публікації.

3. Киричок П.О. Підвищення якості поверхонь пар тертя технологічними методами // Технологія і організація виробництва: І’ссп. наук.- вироби, зб. - Київ: УкрПДІНТІ, 1981.-N 4. - С.27-28.

4. Киричок П.О. Підвищення якості робочих поверхонь деяких деталей сілі>скоіч>сііодарських машин // Проблеми конструювання та технології виробншп'па сілі,скогосподарських машин. - Кіропоірад: КІСМ, 1981. - С. 198-199.

5. Киричок П.О. Якість поверхні при обробці інструментом із ІГГМ // Сучасні проблеми різання інструментами із НТМ.

- Харків: ХПІ, 1981. - С.95-96.

6. Тауріт Г.П., Киричок П.О. Вплив режимів віброобкатуван-ня на якість поверхонь деталей маїпин // Оптимізаїця керування проіресивними технологічними процесами в машинобудуванні: Тез. дон. Псесоюз. конф. - Київ, 1980. - С.176-177,- претендентом встановлено вплив режимі» ОЗО на якість поверхні - 70% змісту публікації.

7. Тауріт Г.Е., Киричок П.О. Технологічне забезпечення якості пласких поверхонь деталей машин // Оптимізація керування прогресивними процесами в машинобудуванні: Тез. доп. респ. наук. конф,. - Єреван, 1980. - С.55-56.-ітретендентом виконано теоретичні дослідження - 60% змісту публікації.

8. Тауріт Г.Е., Киричок П.О. Геометричні параметри шорсткості поверхонь при вібронакятуванні // Шляхи вдосконалення технологічних процесів обробки і збирання в машинобудуванні: Тез. доп. обл. конф. - Житомир, - 1980. -С.21.-претендентом виконано експериментальні дослідження та аналіз результатів - 60% змісту публікації.

9. Тауріт Г.Е., Киричок П.О. Дослідження впливу сил вібронакатування на якість пласких поверхонь деталей машин // Технологія і автоматизація машинобудування: Респ. міжвід. наук. техн. зб. - Кіш: Техніка, 1981. - N 28. - С.82-83. -претендентом l *конаі теоретичні та експеримент льні дослідження - 70% змісту публікації.

10. Киричок П.О., Котляра, л В.П. Підвищення якості та продуктивності обробки пар тертя // Прогресивні технологічні процеси, механізація і автоматизація трудомістких робіт,

Тез.доп. наук.-техн. конф. - Іжевськ, 1983. - С.81-82. -претендентом розроблено технологію підвищення продуктивності обробки пласких поверхонь - 70% змісту публікації.

11. Киричок П.О. Тауріт Г.Е., Босак М.Я., Войтюк О.Я. Вдосконалення технології обробки пласких поверхонь, що працюють в умовах тертя // Техі шогія і організація виробництва: Респ. наук,- вироби, зб. - Київ: УкрНДІНТІ, 1984. -N 2. - С.30-31. - претендентом розроблено технологію утворення РМР, провчені експериментальні дослідження - 50% змісту публікації.

12. Тауріт Г.Е., Киричок П.О. Удовенко М.І., Васильків-

ський Л.М. Підвищення зносостійкості пар тертя металорізальних верстатів // Технологія і організація виробшщ-гва: Респ. наук.- вироби, зб. - Київ: УкрНДІНТІ, 1986. - N2. - C.45-4Ó. -претендентом розроблено спосіб 030, отримало аналітичну залежність - 70% змісту публікації .

13. Киричок П.О., ІОмашев В.Є. Прогресивні методи оздоблювально-зміцнюючої обробки // Прогресивні методи оздоблювально-зміцнюючої обробки деталей машин та приладів. Тез. доп. зональної конф. - Пенза, 1986. - С.80-81. -претендентом розроблено методи ОЗО - 70% змісту публікації

14. Киричок П.О., Березовський О.О. Підвищення якості та довговічності робота підшипників ковзання способами оздоблювально-зміцнюючої обробки // Прогресивні методи

. оздоблювально-зміцнюючої обробки деталей машин та приладів: Тез. доп. зональної конф. - Пенза, 1986. - С79-80. - претендентом розроблено способи 030 - 60% змісту публікації. '

15. Киричок П.О. Шляхи підвищенім ефективності робот» вібронаквтних пристроїв // Інтенсифікація технологічних процесів механічної обробки: Тез. доп. всесоюзн. конф. -Ленінград, 1986. - G71.

16. Киричок П.О., Ткаченко Ю.Г., Юлюгін В.М.,

Гончаренко B.C. Підвищення якості та зносостійкості деталей металорізальних перетяті в // Вісник Київського політехнічного інститута. Сер. Машинобудування. - 1987. - N 24, - С.13-16,-претендентом розроблено спосіб 030, проведено експериментальні дослідження якості поверхні та експлуатаційних штастивостсй ~ 70% змісту публікації.

17. Киричок П.О. Підвищення експлуатаційних властивостей металорізальних верстатів // Технологія і автоматизація машинобудування: Рссп. міжвід. наутс-тсхн. зб. - Київ: Техніка, 1987. - N 39. - С.56-60.

18. Киричок П.О. Впровадження у виробництво оздоблюваль-но-зміцнюючої обробки деталей металорізальних верстатів // Актуальні проблеми в галузі радіоелектроніки, автоматики, обчислювальної техніки, енергетики, машиноприладобудування: Анот. програма. - Київ, 1988. - С.16.

19. Киричок П.О., Миколаєнко В.М., Хлус В.А. Утворення реіулярних мікрорельєфів на нерухомих з'єднаннях деталей машин і механізмів // Актуальні проблеми в області радіоелектроніки, автоматики, обчислювальної техніки, енергетики, машиноприладобудування: Анот. програма. - 1988. - С.17,- претендентом розроблено спосіб 030, проведено експериментальні дослідження якості поверхні та експлуатаційних властивостей -70% змісту публікації.

20. Киричок П.О. Впровадження оздоблюїшльно-зміціпоючої обробки деталей мста орізальних верстатів // Вісник Київського політехнічного інститута: Сер. Машинобудування. - 1989.

- N 26. - С.3-4.

21. Киричок П.О. Оздоблювально-зміциююча обробка деталей верстаті» // Верстати та інструмент. - 1989. - N 12. - С.31.

22. Киричок П.О. Оптимізація параметрів технологічного процесу оздоблювально-зміцнюючої обробки // Проіресивні ' методи обробки важкооброблюваних матеріалів: Тез. доп. респ. наук.-техн. конф. - Маріуполь, 1989. - С. 12-14.

23. Киричок П.О. Впровадження у виробництво оздоблюваль-но-зміціік)ючої обробки // Прогресивні технологічні процеси і підвищення ефективності механічної обробки: Інф. матеріали семінару. - Ч.І. - Київ, 1990. - С.3-4.

24. Киричок П.О., Кияниця Є.В., Хлус В.А., Коканов 0.1. Утворення регулярного мікрорельсфа на полімерній плівці // Технологія і організація виробництва: Респ. наук.-вироби, зб. -Київ: УкрНДІІіТІ, 1991. - N 1. - С.51. - претендеіггом проведено

зо

теоретичні та експериментальні дослідження - 40%змісту публікації.

25. Киричок П.О., Ковальов М.С. Оздоблювально-зміцнююча обробка валів // Технологія і організація виробництва: Респ. наук.-виробн. зб. - Київ: УкрІІДІПТІ, 1991. - N 1. - С.15-16. -претендентом розроблено спосіб, здійснено впровадження - 90% змісту публікації.

26. Гавркш А.П., Киричок П.О., Деркач Ю.В.,

Малофеєв Ю.М. Оздоблювально-зміщпоюча обробка пласких поверхонь деталей // Нові технологічні процеси в машинобудуванні: Тез. доіі. конф. - Одеса, 1993. - С.82.- претендентом розроблено способи 030 -40%змісту публікації.

27. Киричок П.О. Підвищення експлуатаційних властивостей деталей із титанових сплавів з покриттями // Сучасна технологія зміцнення, відновлення та механічної обробки деталей з покриттями: Тез. доп. конф. - Київ, 1993. - С.63-65.

28. Киричок П.О. Підвищення зносостійкості деталей з титанових елементів з покриття^ // Інформація та нові технології. - 1993. - N 2. - С.25-26.

29. Кири .ок П.О. Спосіб отримання нерухомих з'єднань // Машинобудівник: Виробн.-техн.журн. - Москва, 1994. - N10. -С.10.

30. Киричок П.О. Пристрій для оздоблювально-зміцпюючої обробки поверхонь отворів // Інформація та нові технології. -1994. - N 1-2. - С.38-40.

' 31. Киричок П.О. Пристрій для оздоблювально-зміцнюючої

обробки внутрішніх циліндричних поверхонь // Машинобудівник: Вироби.-техн. журн. - Москва, 1994. - N 4. - С.8-9.

32. А.с. 1092035 СРСР. Пристрій для утворення рсіулярного мікрорельєфе / П.О.Киричок, В.П.Котляров, М.І.Анякін. - 1984.

33. A.C. 1102150 СРСР. Пристрій для лазерної обробки

/ В.П.Котляров, В.СКоваленко, Н.І.Анякін, П.О.Киричок. -1984.

34. А.с. 1121130 СРСР. Пристрій для зміцнення поверхонь деталей / В.П.Котляров, П.О.Киричок. - 1984.

35. A.C. 1170886 СРСР. Пристрій для лазерного зміцнення пар тертя / В.П.Котляров, П.О.Киричок, B.C.Коваленко,

Н.1.Анякін. - 1985.

36. А.С. 1401263 СРСР. Спосіб контроля площі контакту двох тіл / О.О.Бсрезовський, П.О.Киричок. - 1988.

37. А.с. 1458699 СРСР. Спосіб контроля площі контакту двох

електропровідних тіл / О.О.БерезовськиЙ, П.О.Киричок, Ф.П.Ііаумснко. - 1988.

38. Л.с. 1540645 СРСР. Спосіб визначення зусилля зміцнення деталей / О.О. Березовський, П.О.Киричок. - 1989.

39. A.c. 1581555 СРСР. Спосіб отримання нерухомого з'єднання охопленої і охоплюючої деталей / П.О.Киричок, В.А.Хлус. -1990. - претендентом розроблено спосіб утворення нерухомих з'єднань - 80% змісту публікації.

40. A.c. 1641598 СРСР. Пристрій для обробки деталей вібро-накатуваїшим / П.О.Киричок, О.О.БерезовськиЙ, А.М.Трапезов.

- 1991.

В а с. 1092035, а.с. 1102150, а.с. 1121130, а.с. 1170886, а.с. 1401263, а.с. J458699, а.с. 1540645, а.с. 1641598 вклад претендента ріпний з вкладами інших авторів.

ABSTRACT

Kirichock P. A. Technological provisions of quality and maintenance parameters of items under finishing-hardening processing. (With the manuscript rights).

Dissertation for competition of degree of Doctor of Technical Sciences on speciality 05.02.08 - Technology of Machine-Construction. The defense will take place at NTIJU of Kiev Polytechnic Institute, 1 rM>5, city of Kiev.

In dissertation there arc presented theoretical - expcr' ncntal principles of control of processes of finishing-hardening processing (FI IP) for improvement of maintenance parameters of parts of machines and mechanisms by virtue of obtaining necessary parameters of quality of surface and surface layer. There are determined analytical dependencies between parameters of regular microrelief and technological factors. There was devised the complex of technological processes, devices and tools for FHP, as well as control algorithms of quality of surface, surface layer and maintenance parameters. Industrial implementation of the results into production was performed.

АННОТАЦИЯ

Киричск П.А. Технологическое обеспечение качества и эксплуатационных свойств изделий ігри отделочно-упрочняющей обработке (На правах рукописи).

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.02.08 - Технология машиностроения. Защита состоится в НТУУ “Киевский политехнический институт”, 1995г., г.Киев.

В диссертационной работе представлены теоретико-экспериментальные основы управления технологическими процессами отделочно-упрочняющей обработки (ОУО) для улучшения эксплуатационных свойств деталей машин и механизмов путем получения необходимых параметров качества поверхности и поверхностного слоя. Установлены аналитические зависимости между параметрами регулярного микрорельефа и технологическими факторами. Разработан комплекс технологических процессов, устройств и инструментов для ОУО, а также алгоритмы управления качеством поверхности, поверхностного слоя и эксплуатационными свойствами. Осуществлено промышленное внедрение результатов исследований в производство.

Ключові слова: технологічне забезпечення, оздоблювально-зміцнююча обробка, вібраційне накатування.

Підп. до друку {0.0&И5. Формат ПапірДрук. <>фс.

Друк. офс. Умови, друк. арк. /, <7. Обл.-вид. арк. /, і. Тир. /Л\

Зам, б-гыо.______________________________________________

Київська книжкова друкарня наукової книги. Киїи, Б. Хмічи.ниці.кою, 19.