Особенности обработки валов роторов турбокомпрессоров дизелей инструментом с многослойным покрытием

Владимир Александрович Скрябин

Владимир Александрович Скрябин Пензенский государственный университет https://orcid.org/0000-0001-7156-9198

Ключевые слова: точение, составляющие силы резания, режимные параметры, станок, модернизация

Аннотация

Введение. В статье приведены результаты экспериментальных исследований силовых параметров при обработке твердых легированных сталей инструментами, на режущую часть которых нанесено многослойное твердое, теплостойкое и износостойкое покрытие. Полученные данные позволят решить вопросы оптимизации процесса работы с труднообрабатываемыми материалами.
Материалы и методы. В работе были поставлены задачи измерить силовые параметры процесса токарной обработки изделий и создать экспериментальные формулы силовых параметров для различных технологических режимов. Для этого был применен специальный измерительный многокомпонентный комплекс, позволяющий оценить влияние режимных параметров на изменение составляющих силы резания.
Результаты исследования. Модернизацию станка с числовым программным управлением провели путем объединения его с трехкомпонентным динамометром и инструментом, на режущую часть которого было нанесено многослойное твердое, теплостойкое и износостойкое покрытие. Станок оснастили приборами, соединенными с персональным компьютером для измерений и обработки экспериментальных данных. По результатам исследований получены графические зависимости и эмпирические формулы, учитывающие влияние режимных параметров на составляющие силы резания при обработке деталей из легированных сталей с высокой твердостью, теплостойкостью и износостойкостью.
Обсуждение и заключение. Проведенные исследования позволили получить экспериментальные формулы составляющих силы резания для различных режимных параметров при обработке деталей инструментом, который оснащен режущими пластинами. На пластины нанесено многослойное твердое и износостойкое покрытие, состоящее из карбонитрида титана, оксида алюминия и нитрида никеля. Покрытие значительно повышает твердость, теплостойкость и износостойкость режущей части инструмента и обеспечивает качественную обработку.

Биография автора

Владимир Александрович Скрябин, Пензенский государственный университет

профессор кафедры технологий и оборудования машиностроения Пензенского государственного университета (440026, Российская Федерация, г. Пенза, ул. Красная, д. 40), доктор технических наук, ORCID: https://orcid.org/0000-0001-7156-9198, Researcher ID: R-2385-2018, vs_51@list.ru

Литература

1. Пономарев Б. Б., Нгуен Ш. Х. Моделирование и анализ влияния условий обработки на силы резания при концевом фрезеровании // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2018. Т. 59, № 3. С. 8–16. URL: https://clck.ru/YBQzR (дата обращения: 15.03.2021).

2. Пономарев Б. Б., Нгуен Ш. Х. Выбор динамометра для измерения силы резания при концевом фрезеровании // Вестник Брянского государственного технического университета. 2019. № 5. С. 15–24. doi: https://doi.org/10.30987/article_5cda64cc611ed4.66880449

3. Утенков В. М., Быков П. А. Возможности использования динамометра Kistler для испытания металлорежущих станков [Электронный ресурс] // Инженерный вестник. 2012. № 10. URL: http://ainjournal.ru/doc/492011.html (дата обращения: 15.03.2021).

4. Исследование динамических процессов с использованием анализа форм частотных декомпозиций сигнала на основе метода Прони / С. С. Гаврюшин [и др.] // Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. 2017. № 6. С. 126–136. doi: https://doi.org/10.18698/1812-3368-2017-6-126-136

5. Разработка динамометрической системы для измерения силы резания при точении / В. Ф. Безъязычный [и др.] // Известия МГТУ «МАМИ». 2014. Т. 2, № 1. С. 171–176. URL: https://journals.eco-vector.com/2074-0530/article/view/67842 (дата обращения: 15.03.2021).

6. Самойлов В. Б. Модернизация системы для измерения сил резания на базе динамометров серии УДМ // Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. 2019. № 5. С. 91–103. doi: https://doi.org/10.18698/0236-3941-2019-5-91-103

7. Виноградов Д. В., Древаль А. Е., Васильев С. Г. Комплекс для оценки износостойкости материалов и сил резания при точении // Инженерный вестник. 2014. № 9. С. 33–42.

8. Малькова Л. Д. Оценка энергопотребления при механической обработке плоскостей различными способами фрезерования [Электронный ресурс] // Инженерный журнал: наука и инновации. 2016. № 12. doi: https://doi.org/10.18698/2308-6033-2016-12-1559

9. Шуляк Я. И., Васильев С. Г. Модернизация установки измерения сил резания на базе динамометра УДМ-600 [Электронный ресурс] // Машины и установки: проектирование, разработка и эксплуатация. 2016. № 1. URL: https://elpub.ru/elpub-article/maplants/33 (дата обращения: 15.03.2021).

10. Павлов И. О., Ушаков М. В., Воробьев И. А. Система для измерения сил резания. Компоновка, тарирование и оценка погрешности // Известия ТулГУ. Технические науки. 2013. № 10. C. 159–168. URL: https://clck.ru/YBT95 (дата обращения: 15.03.2021).

11. Скрябин В. А. Особенности расчета кинематических параметров и величины шероховатости при абразивной доводке запорных поверхностей корпусов задвижек, соединяющих трубы // Инженерные технологии и системы. 2019. Т. 29, № 4. С. 546–559. doi: https://doi.org/10.15507/2658-4123.029.201904.546-559

12. Adamson G., Wang L., Moore P. Feature-Based Function Block Control Framework for Manufacturing Equipment in Cloud Environments // International Journal of Production Research. 2019. Vol. 57, Issue 12. P. 3954–3974. doi: https://doi.org/10.1080/00207543.2018.1542178

13. Ultraprecision Micromachining of Hardened Steel by Applying Ultrasonic Elliptical Vibration Cutting / N. Suzuki [et al.] // MHS2003. Proceedings of 2003 International Symposium on Micromechatronics and Human Science (19–22 Oct. 2003). Nagoya : IEEE, 2003. P. 125–135. doi: https://doi.org/10.1109/MHS.2003.1249936

14. Altıntas Y., Lee P. Mechanics and Dynamics of Ball End Milling // Journal of Manufacturing Science and Engineering. 1998. Vol. 120, Issue 4. Р. 684–692. doi: https://doi.org/10.1115/1.2830207

15. Ozturk E., Budak E. Modeling of 5-axis Milling Processes // Machining Science and Technology. 2007. Vol. 11, Issue 3. Р. 287–311. URL: https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/10910340701554808 (дата обращения: 15.03.2021).

16. Petrushin S. I., Proskokov A. V. Theory of Constrained Cutting: Chip Formation with a Developed Plastic-Deformation Zone // Russian Engineering Research. 2010. Vol. 30. P. 45–50. doi: https://doi.org/10.3103/S1068798X10010119

17. Грубый С. В. Расчетные параметры стружкообразования при несвободном косоугольном резании пластичных материалов // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2017. № 1. С. 4–15. doi: https://doi.org/10.18698/0536-1044-2017-1-4-15

18. Pereverzev P. P., Akintseva A. V., Alsigar M. K. Use of Dynamic Programming Method to Design for Optimal Performance of Grinding Cycles // Proceedings of the 4th International Conference on Industrial Engineering. ICIE 2018. Lecture Notes in Mechanical Engineering ; A. Radionov, O. Kravchenko, V. Guzeev, Y. Rozhdestvenskiy (eds). Cham : Springer, 2018. P. 1709–1714. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-319-95630-5_183

19. Shamoto E., Suzuki N., Hino R. Analysis of 3D Elliptical Vibration Cutting with Thin Shear Plane Model // CIRP Annals. 2008. Vol. 57, Issue 1. P. 57–60. doi: https://doi.org/10.1016/j.cirp.2008.03.073

20. Ultraprecision Micromachining of Hardened Steel by Applying Ultrasonic Elliptical Vibration Cutting / N. Suzuki [et al.] // MHS2003. Proceedings of 2003 International Symposium on Micromechatronics and Human Science (19–22 Oct. 2003). Nagoya : IEEE, 2003. P. 125–135. doi: https://doi.org/10.1109/MHS.2003.1249936

21. Machinability Study of First Generation Duplex (2205), Second Generation Duplex (2507) and Austenite Stainless Steel during Drilling Process / J. Nomani [et al.] // Wear. 2013. Vol. 304, Issue 1–2. P. 20–28. doi: https://doi.org/10.1016/j.wear.2013.04.008