Hybrid technological equipment: on the issue of a rational choice of objects of modernization when carrying out work related to retrofitting a standard machine tool system with an additional concentrated energy source

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 25 № 2 2023 45 ОБОРУДОВАНИЕ. ИНСТРУМЕНТЫ Гибридное технологическое оборудование: к вопросу рационального выбора объектов модернизации при проведении работ, связанных с дооснащением стандартной станочной системы дополнительным концентрированным источником энергии Вадим Скиба 1, a, *, Егор Зверев 1, b, Павел Скиба 2, с, Алексей Черников 3, 1, d, Андрей Попков 1, e 1 Новосибирский государственный технический университет, пр. К. Маркса, 20, г. Новосибирск, 630073, Россия 2 АО «Новосибирский стрелочный завод», ул. Аксенова, 7, г. Новосибирск, 630025, Россия 3 ОАО «ГЛК-Промышленные технологии», ул. Большевистская, 177, цех 16, г. Новосибирск, 630083, Россия a https://orcid.org/0000-0002-8242-2295, skeeba_vadim@mail.ru, b https://orcid.org/0000-0003-4405-6623, egor_z@ngs.ru, c https://orcid.org/0000-0002-0327-992X, Pavel_skeeba_ptm@mail.ru, d https://orcid.org/0009-0006-9412-7687, aleksey.chernikov.97@mail.ru, e https://orcid.org/0009-0006-5587-9990, andrej.popkov.2013@mail.ru Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2023 Том 25 № 2 с. 45–67 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2023-25.2-45-67 Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты) Сайт журнала: http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov ИНФОРМАЦИЯ О СТАТЬЕ УДК 621.9.06(07): 621.785 История статьи: Поступила: 15 марта 2023 Рецензирование: 17 апреля 2023 Принята к печати: 15 мая 2023 Доступно онлайн: 15 июня 2023 Ключевые слова: Гибридное оборудование Многолезвийная механическая обработка Высокоэнергетический нагрев Резание Индукционная закалка Финансирование Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 23-29-00945, https://rscf.ru/ project/23-29-00945/. Благодарности Исследования выполнены на оборудовании ЦКП «Структура, механические и физические свойства материалов» (соглашение с Минобрнауки № 13.ЦКП.21.0034). АННОТАЦИЯ Введение. Повышение конкурентоспособности выпускаемой продукции невозможно без достижения высоких показателей ресурсо- и энергосбережения при обеспечении современными станочными системами должного уровня производственной гибкости в совокупности с гарантированно высокими значениями производительности обработки и требуемым уровнем качества изготовления деталей. Недостаточный или избыточный запас возможностей технологического оборудования приводит к снижению его экономической эффективности, повышению капитальных затрат и, как следствие, удорожанию продукции. В станкостроении – стратегически значимой и базовой отрасли для модернизации машиностроения – наблюдается особый интерес к разработке нового типа технологического оборудования, позволяющего реализовать методы модифицирования поверхностных слоев деталей путем их обработки источниками концентрированной энергии. Совмещение двух обрабатывающих технологий (механической и поверхностно-термической операций) в условиях интегрального оборудования позволяет нивелировать недостатки монотехнологий и получить новые эффекты, недостижимые при использовании технологий по отдельности. Обеспечение оптимального уровня качества – одного из безусловных требований рыночной экономики – является приоритетной задачей при разработке общей концепции технологического оборудования. Таким образом, следует отметить, что требуемый и определенный комплекс потребительских свойств закладывается при проектировании. Следовательно, задача оптимизации качества относится к области прогностики и должна комплексно решаться на начальном этапе разработки концепции технологического оборудования. Цель настоящих исследований заключается в рациональном выборе объектов модернизации при проведении работ, связанных с дооснащением стандартной станочной системы дополнительным концентрированным источником энергии. Методы. Теоретические исследования возможного структурного состава и компоновки гибридного оборудования при интеграции механических и поверхностно-термических процессов производились с учетом основных положений структурного синтеза и компонетики металлообрабатывающих систем. При проведении исследований были затронуты вопросы, связанные с основными положениями системного анализа, геометрической теорией формирования поверхностей, конструирования металлообрабатывающих станков, методов математического и компьютерного моделирования. Результаты и обсуждение. Теоретическими исследованиями было установлено, что в настоящее время большинство параметрических (типоразмерных) рядов металлорежущих станков общего назначения, построенных по закону геометрической прогрессии с постоянным знаменателем, являются причиной многократного дублирования отдельных размерных диапазонов на станках одного ряда. Это дает основание говорить о необоснованном увеличении количества его членов и, как следствие этого, росте расходов на проектирование, изготовление и эксплуатацию оборудования. Авторы придерживаются точки зрения, что для обеспечения максимальной эффективности гибридного металлообрабатывающего оборудования необходимо реализовать параметрический ряд, построенный с переменным знаменателем. Подобный принцип формирования параметрического ряда позволяет обеспечить практически равную вероятность обработки с максимальной производительностью поверхности любого размера при трехкратном перекрытии диапазонов. Произведена апробация методики формирования структуры параметрических рядов. Теоретически доказано, что при эксплуатации вертикально-фрезерных станков действующего параметрического ряда со знаменателем ϕ = 1,26 (ГОСТ 9726–89) имеет место многократное перекрытие отдельных размерных диапазонов, достигающих в определенном интервале размеров девятикратной величины, что, безусловно, отражается на эффективности действующего станочного парка. В свою очередь, при синтезе перспективного параметрического ряда вертикально-фрезерных станков с крестовым столом было показано, что новый параметрический ряд имеет меньшее количество членов. Сокращение номенклатуры выпускаемых и модернизируемых станков позволит повысить серийность их производства и снизить текущие расходы на ремонт и обслуживание, причем этот эффект достигается при сохранении гибкости станочного парка. Для цитирования: Гибридное технологическое оборудование: к вопросу рационального выбора объектов модернизации при проведении работ, связанных с дооснащением стандартной станочной системы дополнительным концентрированным источником энергии / В.Ю. Скиба, Е.А. Зверев, П.Ю. Скиба, А.Д. Черников, А.С. Попков // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2023. – Т. 25, № 2. – С. 45–67. – DOI: 10.17212/1994-6309-2023-25.2-45-67. ______ *Адрес для переписки Скиба Вадим Юрьевич, к.т.н., доцент, с.н.с Новосибирский государственный технический университет, пр. К. Маркса, 20, г. Новосибирск, 630073, Россия Тел.: 8 (383) 346-17-79, e-mail: skeeba_vadim@mail.ru

RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1