Том 26 № 2 2024 1 СОДЕРЖАНИЕ ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ СОУЧРЕДИТЕЛИ ФГБОУ ВО «Новосибирский государственный технический университет» ООО НПКФ «Машсервисприбор» ГЛАВНЫЙ РЕДАКТОР Батаев Анатолий Андреевич – профессор, доктор технических наук, ректор НГТУ ЗАМЕСТИТЕЛИ ГЛАВНОГО РЕДАКТОРА Иванцивский Владимир Владимирович – доцент, доктор технических наук Скиба Вадим Юрьевич – доцент, кандидат технических наук Ложкина Елена Алексеевна – редактор перевода текста на английский язык, кандидат технических наук Перепечатка материалов из журнала «Обработка металлов» возможна при обязательном письменном согласовании с редакцией журнала; ссылка на журнал при перепечатке обязательна. За содержание рекламных материалов ответственность несет рекламодатель. 16+ РЕДАКЦИОННЫЙ СОВЕТ Председатель совета Пустовой Николай Васильевич – доктор технических наук, профессор, Заслуженный деятель науки РФ, член Национального комитета по теоретической и прикладной механике, президент НГТУ, г. Новосибирск (Российская Федерация) Члены совета Федеративная Республика Бразилия: Альберто Морейра Хорхе, профессор, доктор технических наук, Федеральный университет, г. Сан Карлос Федеративная Республика Германия: Монико Грайф, профессор, доктор технических наук, Высшая школа Рейн-Майн, Университет прикладных наук, г. Рюссельсхайм, Томас Хассел, доктор технических наук, Ганноверский университет Вильгельма Лейбница, г. Гарбсен, Флориан Нюрнбергер, доктор технических наук, Ганноверский университет Вильгельма Лейбница, г. Гарбсен Испания: Чувилин А.Л., кандидат физико-математических наук, профессор, научный руководитель группы электронной микроскопии «CIC nanoGUNE», г. Сан-Себастьян Республика Беларусь: Пантелеенко Ф.И., доктор технических наук, профессор, член-корреспондент НАН Беларуси, Заслуженный деятель науки Республики Беларусь, Белорусский национальный технический университет, г. Минск Украина: Ковалевский С.В., доктор технических наук, профессор, проректор по научно-педагогической работе Донбасской государственной машиностроительной академии, г. Краматорск Российская Федерация: Атапин В.Г., доктор техн. наук, профессор, НГТУ, г. Новосибирск, Балков В.П., зам. ген. директора АО «ВНИИинструмент», канд. техн. наук, г. Москва, Батаев В.А., доктор техн. наук, профессор, НГТУ, г. Новосибирск, Буров В.Г., доктор техн. наук, профессор, НГТУ, г. Новосибирск, Коротков А.Н., доктор техн. наук, профессор, академик РАЕ, КузГТУ, г. Кемерово, Лобанов Д.В., доктор техн. наук, доцент, ЧГУ, г. Чебоксары, Макаров А.В., доктор техн. наук, член-корреспондент РАН, ИФМ УрО РАН, г. Екатеринбург, Овчаренко А.Г., доктор техн. наук, профессор, БТИ АлтГТУ, г. Бийск, Сараев Ю.Н., доктор техн. наук, профессор, ИФТПС СО РАН, г. Якутск, Янюшкин А.С., доктор техн. наук, профессор, ЧГУ, г. Чебоксары Журнал входит в «Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученых степеней доктора и кандидата наук». Полный текст журнала «Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты)» теперь можно найти в базах данных компании EBSCO Publishing на платформе EBSCOhost. EBSCO Publishing является ведущим мировым агрегатором научных и популярных изданий, а также электронных и аудиокниг. ИЗДАЕТСЯ С 1999 г. Периодичность – 4 номера в год ИЗДАТЕЛЬ ФГБОУ ВО «Новосибирский государственный технический университет» Журнал включен в Реферативный журнал и Базы данных ВИНИТИ. Сведения о журнале ежегодно публикуются в международной справочной системе по периодическим и продолжающимся изданиям «Ulrich’s Periodicals Directory» Журнал награжден в 2005 г. Большой Золотой Медалью Сибирской Ярмарки за освещение новых технологий, инструмента, оборудования для обработки металлов Журнал зарегистрирован 01.03.2021 г. Федеральной службой по надзору за соблюдением законодательства в сфере массовых коммуникаций и охране культурного наследия. Свидетельство о регистрации ПИ № ФС77-80400 Индекс: 70590 по каталогу OOO «УП УРАЛ-ПРЕСС» Адрес редакции и издателя: 630073, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20, Новосибирский государственный технический университет (НГТУ), корп. 5. Тел. +7 (383) 346-17-75 Сайт журнала http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov E-mail: metal_working@mail.ru; metal_working@corp.nstu.ru Цена свободная Журнал «Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты)» индексируется в крупнейших в мире реферативнобиблиографическихи наукометрических базах данных Web of Science и Scopus.
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 26 № 2 2024 2 СОДЕРЖАНИЕ СОДЕРЖАНИЕ ТЕХНОЛОГИЯ Гайквад В., Чинчаникар С. Исследования соединений AA7075, сваренных трением с перемешиванием и ультразвуковым воздействием: механические свойства и анализ разрушения.......................................................... 6 Сирота В.В., Зайцев С.В., Лимаренко М.В., Прохоренков Д.С., Лебедев М.С., Чуриков А.С., Даньшин А.Л. Получение покрытий с высокой инфракрасной излучательной способностью............................................................ 23 Бабаев А.С., Козлов В.Н., Семёнов А.Р., Шевчук А.С., Овчаренко В.А., Сударев Е.А. Исследование сил резания и обрабатываемости при фрезеровании порошковой коррозионно-стойкой стали, полученной по технологии прямого лазерного выращивания (LMD).......................................................................................................................... 38 Долгова С.В., Маликов А.Г., Голышев А.А., Никулина А.А. Влияние режимов лазерной наплавки на геометрические размеры стального трека......................................................................................................................... 57 Карлина Ю.И., Кононенко Р.В., Попов М.А., Дерюгин Ф.Ф., Бянкин В.Е. Оценка сварочно-технологических свойств электродных покрытий основного типа различных производителей электродов для сварки трубных деталей и сборочных единиц поверхностей теплообмена котлоагрегатов.................................................................... 71 Янпольский В.В., Иванова М.В., Насонова А.А., Янюшкин А.С. Определение скорости электрохимического растворения стали У10А в условиях ЭХРО с неподвижным катодом-инструментом................................................. 95 ОБОРУДОВАНИЕ. ИНСТРУМЕНТЫ Заковоротный В.Л., Гвинджилия В.Е. Изучение отображения вибрационных возмущений в геометрии формируемой резанием поверхности при точении................................................................................................................ 107 Гасанов Б.Г., Конько Н.А., Баев С.С. Исследование кинетики формообразования деталей сферического подшипника скольжения из коррозионно-стойких сталей, полученных объемной штамповкой пористых заготовок............................................................................................................................................................................... 127 Гвинджилия В.Е., Фоминов Е.В., Моисеев Д.В., Гамалеева Е.И. Влияние динамических характеристик процесса резания на шероховатость поверхности детали при токарной обработке..................................................... 143 Лобанов Д.В., Скиба В.Ю., Голюшов И.С., Смирнов В.М., Зверев Е.А. Моделирование конструкций сборного абразивного инструмента................................................................................................................................................... 158 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Ерошенко А.Ю., Легостаева Е.В., Глухов И.А., Уваркин П.В., Толмачев А.И., Шаркеев Ю.П. Термическая стабильность микроструктуры сплава Mg-Y-Nd в экструдированном состоянии................................................... 174 Базалеева К.О., Сафарова Д.Э., Понкратова Ю.Ю., Луговой М.Е., Цветкова Е.В., Алексеев А.В., Железный М.В., Логачев И.А., Басков Ф.А. Влияние технологических параметров процесса прямого лазерного выращивания на качество формируемого объекта из титанового сплава ВТ23............................................................ 186 Ефимович И.А., Золотухин И.С. Температуры окисления инструментальных вольфрамокобальтовых твердых сплавов.................................................................................................................................................................................. 199 Прибытков Г.А., Барановский А.В., Фирсина И.А., Акимов К.О., Кривопалов В.П. Исследование железоматричных композитов с карбидным упрочнением, полученных спеканием механоактивированных смесей титанидов железа с углеродом........................................................................................................................................... 212 МАТЕРИАЛЫ РЕДАКЦИИ 224 МАТЕРИАЛЫ СОУЧЕРЕДИТЕЛЕЙ 235 Корректор Е.Е. Татарникова Художник-дизайнер А.В. Ладыжская Компьютерная верстка Н.В. Гаврилова Налоговая льгота – Общероссийский классификатор продукции Издание соответствует коду 95 2000 ОК 005-93 (ОКП) Подписано в печать 03.06.2024. Выход в свет 14.06.2024. Формат 60×84 1/8. Бумага офсетная. Усл. печ.л. 29,5. Уч.-изд. л. 54,87. Изд. № 73. Заказ 135. Тираж 300 экз. Отпечатано в типографии Новосибирского государственного технического университета 630073, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20
Vol. 26 No. 2 2024 3 EDITORIAL COUNCIL EDITORIAL BOARD EDITOR-IN-CHIEF: Anatoliy A. Bataev, D.Sc. (Engineering), Professor, Rector, Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk, Russian Federation DEPUTIES EDITOR-IN-CHIEF: Vladimir V. Ivancivsky, D.Sc. (Engineering), Associate Professor, Department of Industrial Machinery Design, Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk, Russian Federation Vadim Y. Skeeba, Ph.D. (Engineering), Associate Professor, Department of Industrial Machinery Design, Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk, Russian Federation Editor of the English translation: Elena A. Lozhkina, Ph.D. (Engineering), Department of Material Science in Mechanical Engineering, Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk, Russian Federation The journal is issued since 1999 Publication frequency – 4 numbers a year Data on the journal are published in «Ulrich's Periodical Directory» Journal “Obrabotka Metallov” (“Metal Working and Material Science”) has been Indexed in Clarivate Analytics Services. Novosibirsk State Technical University, Prospekt K. Marksa, 20, Novosibirsk, 630073, Russia Tel.: +7 (383) 346-17-75 http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov E-mail: metal_working@mail.ru; metal_working@corp.nstu.ru Journal “Obrabotka Metallov – Metal Working and Material Science” is indexed in the world's largest abstracting bibliographic and scientometric databases Web of Science and Scopus. Journal “Obrabotka Metallov” (“Metal Working & Material Science”) has entered into an electronic licensing relationship with EBSCO Publishing, the world's leading aggregator of full text journals, magazines and eBooks. The full text of JOURNAL can be found in the EBSCOhost™ databases.
OBRABOTKAMETALLOV Vol. 26 No. 2 2024 4 EDITORIAL COUNCIL EDITORIAL COUNCIL CHAIRMAN: Nikolai V. Pustovoy, D.Sc. (Engineering), Professor, President, Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk, Russian Federation MEMBERS: The Federative Republic of Brazil: Alberto Moreira Jorge Junior, Dr.-Ing., Full Professor; Federal University of São Carlos, São Carlos The Federal Republic of Germany: Moniko Greif, Dr.-Ing., Professor, Hochschule RheinMain University of Applied Sciences, Russelsheim Florian Nürnberger, Dr.-Ing., Chief Engineer and Head of the Department “Technology of Materials”, Leibniz Universität Hannover, Garbsen; Thomas Hassel, Dr.-Ing., Head of Underwater Technology Center Hanover, Leibniz Universität Hannover, Garbsen The Spain: Andrey L. Chuvilin, Ph.D. (Physics and Mathematics), Ikerbasque Research Professor, Head of Electron Microscopy Laboratory “CIC nanoGUNE”, San Sebastian The Republic of Belarus: Fyodor I. Panteleenko, D.Sc. (Engineering), Professor, First Vice-Rector, Corresponding Member of National Academy of Sciences of Belarus, Belarusian National Technical University, Minsk The Ukraine: Sergiy V. Kovalevskyy, D.Sc. (Engineering), Professor, Vice Rector for Research and Academic Aff airs, Donbass State Engineering Academy, Kramatorsk The Russian Federation: Vladimir G. Atapin, D.Sc. (Engineering), Professor, Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk; Victor P. Balkov, Deputy general director, Research and Development Tooling Institute “VNIIINSTRUMENT”, Moscow; Vladimir A. Bataev, D.Sc. (Engineering), Professor, Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk; Vladimir G. Burov, D.Sc. (Engineering), Professor, Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk; Aleksandr N. Korotkov, D.Sc. (Engineering), Professor, Kuzbass State Technical University, Kemerovo; Dmitry V. Lobanov, D.Sc. (Engineering), Associate Professor, I.N. Ulianov Chuvash State University, Cheboksary; Aleksey V. Makarov, D.Sc. (Engineering), Corresponding Member of RAS, Head of division, Head of laboratory (Laboratory of Mechanical Properties) M.N. Miheev Institute of Metal Physics, Russian Academy of Sciences (Ural Branch), Yekaterinburg; Aleksandr G. Ovcharenko, D.Sc. (Engineering), Professor, Biysk Technological Institute, Biysk; Yuriy N. Saraev, D.Sc. (Engineering), Professor, V.P. Larionov Institute of the Physical-Technical Problems of the North of the Siberian Branch of the RAS, Yakutsk; Alexander S. Yanyushkin, D.Sc. (Engineering), Professor, I.N. Ulianov Chuvash State University, Cheboksary
Vol. 26 No. 2 2024 5 CONTENTS OBRABOTKAMETALLOV TECHNOLOGY Gaikwad V., Chinchanikar S. Investigations on ultrasonic vibration-assisted friction stir welded AA7075 joints: Mechanical properties and fracture analysis........................................................................................................................ 6 Sirota V.V., Zaitsev S.V., Limarenko M.V., Prokhorenkov D.S., Lebedev M.S., Churikov A.S., Dan'shin A.L. Preparation of coatings with high infrared emissivity.......................................................................................................... 23 Babaev A.S., Kozlov V.N., Semenov A.R., Shevchuk A.S., Ovcharenko V.A., Sudarev E.A. Investigation of cutting forces and machinability during milling of corrosion-resistant powder steel produced by laser metal deposition............. 38 Dolgova S.V., Malikov A.G., Golyshev A.A., Nikulina A.A. The eff ect of laser surfacing modes on the geometrical characteristics of the single laser tracks............................................................................................................................... 57 Karlina Y.I., Kononenko R.V., Popov M.A., Deryugin F.F., Byankin V.E. Assessment of welding engineering properties of basic type electrode coatings of diff erent electrode manufacturers for welding of pipe parts and assemblies of heat exchange surfaces of boiler units............................................................................................................................. 71 Yanpolskiy V.V., Ivanova M.V., Nasonova A.A., Yanyushkin A.S. Determination of the rate of electrochemical dissolution of U10A steel under ECM conditions with a stationary cathode-tool............................................................... 95 EQUIPMENT. INSTRUMENTS Zakovorotny V.L., Gvindjiliya V.E. The study of vibration disturbance mapping in the geometry of the surface formed by turning............................................................................................................................................................................. 107 Gasanov B.G., Konko N.A., Baev S.S. Study of the kinetics of forming of spherical sliding bearing parts made of corrosion-resistant steels by die forging of porous blanks............................................................................................... 127 Gvindjiliya V.E., Fominov E.V., Moiseev D.V., Gamaleeva E.I. Infl uence of dynamic characteristics of the turning process on the workpiece surface roughness........................................................................................................................ 143 Lobanov D.V., Skeeba V.Yu., Golyushov I.S., Smirnov V.M., Zverev E.A. Design simulation of modular abrasive tool........................................................................................................................................................................................ 158 MATERIAL SCIENCE EroshenkoA.Yu., Legostaeva E.V., Glukhov I.A., Uvarkin P.V., TolmachevA.I., Sharkeev Yu.P. Thermal stability of extruded Mg-Y-Nd alloy structure.................................................................................................................................. 174 Bazaleeva K.O., Safarova D.E., Ponkratova Yu.Yu., Lugovoi M.E., Tsvetkova E.V., Alekseev A.V., Zhelezni M.V., Logachev I.A., Baskov F.A. The infl uence of technological parameters of the laser engineered net shaping process on the quality of the formed object from titanium alloy VT23......................................................... 186 Efi movich I.A., Zolotukhin I.S. Oxidation temperatures of WC-Co cemented tungsten carbides....................................... 199 Pribytkov G.A., Baranovskiy A.V., Firsina I.A., Akimov K.O., Krivopalov V.P. Study of Fe-matrix composites with carbide strengthening, formed by sintering of iron titanides and carbon mechanically activated mixtures................ 212 EDITORIALMATERIALS 224 FOUNDERS MATERIALS 235 CONTENTS
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 26 № 2 2024 158 ОБОРУДОВАНИЕ. ИНСТРУМЕНТЫ Моделирование конструкций сборного абразивного инструмента Дмитрий Лобанов 1, a, *, Вадим Скиба 2, b , Иван Голюшов 1, c , Валентин Смирнов 1, d, Егор Зверев 2, e 1 Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова, пр. Московский, 15, г. Чебоксары, 428015, Россия 2 Новосибирский государственный технический университет, пр. К. Маркса, 20, г. Новосибирск, 630073, Россия a https://orcid.org/0000-0002-4273-5107, lobanovdv@list.ru; b https://orcid.org/0000-0002-8242-2295, skeeba_vadim@mail.ru; b https://orcid.org/0000-0001-9757-1368, ivan.golyushov.97@mail.ru; d https://orcid.org/0000-0003-2721-9849, vms53@inbox.ru; e https://orcid.org/0000-0003-4405-6623, zverev@corp.nstu.ru Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2024 Том 26 № 2 с. 158–173 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2024-26.2-158-173 Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты) Сайт журнала: http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov Введение С каждым годом повышаются требования к качеству продукции, выпускаемой машиностроительными предприятиями. Это, в свою очередь, приводит к внедрению в производство большего количества традиционных и гибридных технологий чистовой и доводочной обраИНФОРМАЦИЯ О СТАТЬЕ УДК 621.9.047 История статьи: Поступила: 07 марта 2024 Рецензирование: 21 марта 2024 Принята к печати: 27 апреля 2024 Доступно онлайн: 15 июня 2024 Ключевые слова: Абразивный инструмент Сборный шлифованный круг Конструкция инструмента Моделирование Финансирование Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 23-29-00945, https://rscf.ru/ project/23-29-00945/ Благодарности Исследования выполнены на оборудовании ИЦ «Проектирование и производство высокотехнологичного оборудования» и ЦКП «Структура, механические и физические свойства материалов». АННОТАЦИЯ Введение. Одним из самых распространенных видов финишной обработки является шлифование. Шлифование позволяет получать поверхности с требуемыми качественными параметрами, это один из доступных и производительных способов при обработке высокопрочных и труднообрабатываемых материалов. Наиболее широкое применение в машиностроении для обработки изделий находят шлифовальные круги. Использование данного абразивного инструмента способствует увеличению производительности обработки за счет обеспечения съема значительного слоя материала. Кроме того, шлифовальные круги имеют более продолжительный срок службы и находят широкое применение при реализации гибридных технологий, основанных на совмещении механического (абразивного), электрического, химического и теплового воздействий в различном их сочетании. Разнообразие форм корпуса инструмента и видов абразива позволяет использовать круги в самых разнообразных сферах производства. Одним из способов анализа и проектирования нового инструмента является численное моделирование. В рамках данной научной работы было выбрано гра́фовое моделирование, поскольку оно более наглядно и понятно отображает будущую конструкцию инструмента, что позволяет упростить процесс концептуального проектирования объекта по сравнению с другими видами моделирования. Целью работы является разработка методики графового моделирования сборного абразивного инструмента, позволяющей повысить эффективность инструментального обеспечения производства. Методика исследований. Теоретические исследования выполнены с использованием основных положений системного анализа, геометрической теории формирования поверхностей, конструирования режущего инструмента, теории графов, математического и компьютерного моделирования. Для решения вышеописанной задачи нами были изучены имеющиеся конструкции сборных шлифовальных кругов. Производился анализ видов абразивной части, методов закрепления абразивной режущей части на корпусе круга, применяемых материалов для изготовления корпуса, характеристик корпуса круга и схем крепления. Результаты и обсуждения. Разработана методика моделирования, основанная на теории графов. В результате анализа известных конструкций сборных абразивных инструментов выявлены их основные особенности, позволяющие описать конструкцию кругов. На основании полученных данных представлена обобщенная гра́фовая модель сборного абразивного инструмента, интегрирующая в себе все составляющие компоненты и отображающая условную конструктивную связь между ними. Произведена апробация разработанной методики на примере двух конструкций сборных шлифовальных кругов. В процессе теоретических исследований было установлено, что эффективность проектирования сборного абразивного инструмента может быть повышена в 2–4 раза за счет применения разработанной методики моделирования. Для цитирования: Моделирование конструкций сборного абразивного инструмента / Д.В. Лобанов, В.Ю. Скиба, И.С. Голюшов, В.М. Смирнов, Е.А. Зверев // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2024. – Т. 26, № 2. – С. 158–173. – DOI: 10.17212/1994-6309-2024-26.2-158-173. ______ *Адрес для переписки Лобанов Дмитрий Владимирович, д.т.н., профессор Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова, пр. Московский, 15, 428015, г. Чебоксары, Россия Тел.: +7 908 303-47-45, e-mail: lobanovdv@list.ru
OBRABOTKAMETALLOV Vol. 26 No. 2 2024 159 EQUIPMENT. INSTRUMENTS ботки. Одним из самых распространенных видов финишной обработки является шлифование, которое в процессе формообразования обеспечивает получение поверхности с требуемыми качественными параметрами и представляет собой доступный и производительный способ обработки высокопрочных и труднообрабатываемых материалов [1–6]. Основу номенклатуры абразивных инструментов, которые изготавливаются и применяются в производственных процессах, составляют шлифовальные и отрезные круги, головки, бруски, а также другие, более редкие типы конструкций инструментов [7]. В машиностроении шлифовальные круги являются одними из наиболее востребованных инструментов для обработки деталей благодаря их высокой эффективности. Использование такого инструмента обеспечивает возможность съема значительного слоя материала. Кроме того, шлифовальные круги имеют более продолжительный срок службы и находят широкое применение в современных гибридных технологиях [8–17], совмещающих в себе механическое (абразивное), электрическое, химическое и тепловое воздействие в различном их сочетании [18–31], что позволяет достигать уникальных результатов в обработке. Благодаря разнообразию форм и типов абразивных материалов шлифовальные круги могут быть адаптированы под широкий спектр производственных задач и использоваться в самых различных сферах производства. Выбор сборных шлифовальных кругов в качестве объекта исследований обусловлен рядом стратегических преимуществ, которые делают их применение выгодным и эффективным решением в различных областях промышленности. 1. Экономия абразивного материала. В сборных шлифовальных кругах основная часть состоит из корпуса, который может быть изготовлен из стали или алюминиевых сплавов. Это означает, что абразивный материал используется лишь в той части, которая непосредственно участвует в процессе шлифовки. Следовательно, более дорогие и качественные абразивные материалы применяются там, где это действительно необходимо, что способствует снижению расходов на абразивы. 2. Возможность повторного использования корпуса. Благодаря тому, что корпус сборного шлифовального круга не изнашивается в процессе эксплуатации (не находится непосредственно в контакте с обрабатываемой поверхностью), его можно использовать повторно, т. е. после износа абразивной части корпус можно оснастить новой, что снижает необходимость в полной замене круга и способствует экономии конструкционных материалов корпуса. 3. Гибкость замены абразивной части. Ещё одним значимым преимуществом является возможность варьирования абразива или его зернистости в зависимости от текущих задач с сохранением того же корпуса круга. Это делает сборные круги чрезвычайно гибкими и универсальными, а также поддерживает высокую эффективность их применения для выполнения разнообразных операций обработки, минимизируя необходимость использования специализированных инструментов [32–35]. Учитывая вышесказанное, сборные шлифовальные круги являются предпочтительным выбором для многих производственных задач. Их экономическая и технологическая эффективность делает эти инструменты приоритетными в условиях постоянно растущих требований к качеству обработки для сокращения производственных издержек и увеличения долговечности инструментов. Одним из перспективных путей совершенствования сборных шлифовальных кругов является разработка конструкций, которые позволяют снизить выделение тепла в зоне обработки при шлифовании. Конструкции кругов с прерывистой рабочей частью способны снизить температуру в зоне обработки до приемлемых значений, при которых не происходит структурных и фазовых изменений в обрабатываемом материале [36–41]. Выбор абразивного круга играет немаловажную роль в процессе обработки детали [42–44], так как от его правильного выбора зависят производительность, качество обработанной поверхности, стоимость инструмента и, как следствие, изготовляемой детали. Однако в последнее время номенклатура сборных шлифовальных кругов стала настолько большой, что подобрать подходящий инструмент под конкретную задачу становится доста-
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 26 № 2 2024 160 ОБОРУДОВАНИЕ. ИНСТРУМЕНТЫ точно сложно. Для устранения данной проблемы требуется скрупулёзный анализ и верификация большого объема собранной информации. Иногда единственно возможным решением становится разработка новой уникальной конструкции инструмента, обеспечивающего требуемый результат. Численное моделирование играет ключевую роль в анализе и разработке новых инструментов, оно включает в себя различные методы [45], каждый из которых имеет свои преимущества и области применения. В нашем исследовании в качестве предпочтительного метода мы выбрали графовое моделирование [46], поскольку созданная обобщенная модель позволяет не только эффективно анализировать и визуализировать взаимосвязи и зависимости между различными частями проектируемого абразивного инструмента, но и упрощает процесс идентификации ключевых элементов и их функционального назначения. Целью работы является разработка методики графового моделирования сборного абразивного инструмента, позволяющей повысить эффективность инструментального обеспечения производства. Методика исследований Теоретические исследования выполнены с использованием основных положений системного анализа, геометрической теории формирования поверхностей, конструирования режущего инструмента, теории графов, математического и компьютерного моделирования. При укомплектовании производственного процесса шлифовальными кругами выбор конструктивных особенностей абразивного инструмента осуществляется на разных этапах: 1) выбор абразивного материала в зависимости от поставленной задачи; 2) поиск необходимого типа профиля круга с учетом его промышленного назначения; 3) разработка новой конструкции сборного шлифовального круга. Достижение требуемых показателей качества обрабатываемой поверхности и производительности в процессе шлифования в большинстве своем зависит от применяемого круга и его характеристик: сочетания обрабатываемого и абразивного материалов, размеров, особенностей конструкции круга, а также условий и режимов обработки. Каждая из вышеописанных характеристик оказывает определенное влияние на процесс обработки изделия. Особое влияние на процесс шлифования и достижение требуемых качественных показателей изделия оказывают выбор абразивного материала и определение оптимальной зер нистости. При этом важно сохранить высокую производительность процесса шлифования [47–49]. Использование моделирования конструктивного решения обеспечивает возможность проведения выбора и анализа инструмента на различных этапах конструкторской, технологической и инструментальной подготовки производства. Нами была разработана методика моделирования, основанная на теории графов, с целью эффективного решения поставленных задач. Для решения вышеописанной задачи нами были изучены существующие конструкции сборных шлифовальных кругов. Осуществлен анализ видов абразивной части, методов закрепления абразивной режущей части на корпусе круга, применяемых материалов для изготовления корпуса, характеристик корпуса круга и схем крепления [50]. В результате проведенного анализа выявлены основные элементы, которые позволят описать конструктивные особенности сборного шлифовального круга. Абразивная часть шлифовального круга описывается следующими элементами: конструкция исполнения абразивной части – цельная или сегментная; размерные характеристики абразивной части, позволяющие определить размеры и точность изготовления шлифовальных абразивных элементов; абразивный материал; твердость круга; зернистость; связка; форма элементов и их количество. Корпусную часть характеризуют тип профиля, размерные параметры корпуса, материал корпуса (стальные и алюминиевые сплавы), наличие или отсутствие покрытия. Крепежная часть характеризуется способом крепления: вид соединения абразивной части с корпусной частью; наличие либо отсутствие регулировочных и крепежных винтов, их количество (при наличии); размерные параметры крепежной части.
OBRABOTKAMETALLOV Vol. 26 No. 2 2024 161 EQUIPMENT. INSTRUMENTS Помимо этого, в модели имеется информация о назначении круга, классе неуравновешенности, классе точности, максимальной скорости, а также об изготовителе. Исходя из изученных данных нами построена обобщенная графовая модель конструкций сборного шлифовального инструмента, содержащая все составляющие компоненты, которые входят в конструкции различных сборных шлифовальных кругов, и отображающая условную конструктивную связь. Конструкция шлифовального круга представляет собой систему раздельных частей конструкции круга, взаимосвязанных между собой компонентов, и представлена в виде ориентированного графа Г = (Х, Е), где Х – вершины, Е – иллюстрация множества Х в X или взаимосвязи между вершинами графа (представленная линиями соединения). Связь между элементами круга и их характеристиками показана вершинно-реберными связями {X1, lx1}, {X2, lx2}, … и т. д. Каждое ребро связанного графа представляет собой множество вершин, которое описано подмножеством вершин и подмножеством ребер. Ребро графа li является набором вершин графа li Хi и одновременно состоит из элементов Х1, Х2, …, Хn, которые также могут быть множествами (рис. 1). Таким образом, 1 . n i i i l X = = Рассмотрим ориентацию ребер и вершин графа Г = (Х, Е). Шлифовальный круг в нашем случае показан в виде следующих частей и характеристик: абразивной части (вершина Х1), корпуса (вершина Х2), крепления (вершина Х3), класса неуравновешенности (вершина Х4), класса точности (вершина Х5), максимальной скорости (вершина Х6), изготовителя круга (вершина Х7), прочих параметров (дополнения, примечания – вершина Х8) и иных элементов (вершины Х9…Хn). Эта совокупность представлена множеством lX : 1 . n X i i l X = = Абразивная часть (вершина Х1) описана параметрами 1 X l , которые являются вершинами ребра: Х11 – конструкция исполнения абразивной части; Х12 – геометрические размеры; Х13 – абразивный материал; Х14 – зернистость; XnlX1 – друРис. 1. Графовая модель сборного круга Fig. 1. Graph-based model of a modular wheel
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 26 № 2 2024 162 ОБОРУДОВАНИЕ. ИНСТРУМЕНТЫ гие параметры. Эта часть представлена множеством 1 : X l 1 1 1 n X i i l X = = . Конструкция исполнения абразивной части (вершина Х11) описана параметрами, которые являются вершинами ребра 11 : X l Х111 – цельная режущая часть; Х112 – прерывистая (сегментная); XnlX11 – иные варианты исполнения. Эта часть представлена в виде множества 11 : X l 11 11 1 n X i i l X = = . Размеры абразивной части (вершина Х12) описаны параметрами, которые являются вершинами графа 12 : X l Х121 – форма вставки; Х122 – размеры вставки; Х123 – высота абразивного слоя; Х124 – ширина абразивного слоя; Х125 – форма абразивного слоя; Х126 – конструкция вставки; XnlX12 – другие параметры. Эта совокупность представлена в виде множества 12 : X l 12 12 1 n X i i l X = = . Абразивный материал (вершина Х13) целесообразно представить в виде следующих вариантов, являющихся вершинами графа 13 : X l Х131 – природные (естественные); Х1311 – алмаз; Х1312 – корунд; Х1313 – наждак; Х1314 – пемза; Х1315 – кварц; Х132 – искусственные (синтетические); Х1321 – синтетический алмаз; Х1322 – карбид кремния (карборунд); Х1323 – карбид бора; Х1324 – эльбор; Х1325 – кубический нитрид бора; Х1326 – электрокорунд; Х1327 – нормальный электрокорунд; Х1328 – белый электрокорунд; Х1329 – монокорунд; Х13210 – циркониевый электрокорунд; Х13211 – легированный электрокорунд. Эта совокупность представлена в виде множества 13 : X l 13 13 1 n X i i l X = = . Зернистость (вершина Х14) представлена различными вариантами исполнения, являющимися вершинами графа 14 : X l Х141 – F4; Х142 – F5; Х143 – F6; Х144 – F7; Х145 – F8; Х146 – F10; Х147 – F12; Х148 – F14; Х149 – F16; Х1410 – F20; Х1411 – F22; Х1412 – F24; Х1413 – F30; Х1414 – F36; Х1415 – F40; Х1416 – F46; Х1417 – F54; Х1418 – F60; Х1419 – F70; Х1420 – F80; Х1421 – F90; Х1422 – F100; Х1423 – F120; Х1424 – F150; Х1425 – F180; Х1426 – F220; Х1427 – F230; Х1428 – F240; Х1429 – F280; Х1430 – F320; Х1431 – F360; Х1432 – F400; Х1433 – F500; Х1434 – F600; Х1435 – F800; Х1436 – F1000; Х1437 – F1200; Х1438 – F1500; Х1439 – F2000; ХnlX14 – другие варианты. Эта совокупность представлена в виде множества 14 : X l 14 14 1 . n X i i l X = = Твердость круга (вершина Х15) со стандартом DIN ISO 525 описывается следующими параметрами, служащими вершинами ребра 15 : X l Х151 – F; Х152 – G; Х153 – H; Х154 – I; Х155 – J; Х156 – K; Х157 – L; Х158 – M; Х159 – N; Х1510 – O; Х1511 – P; Х1512 – Q; Х1513 – R; Х1514 – S; Х1515 – T; Х1516 – U; Х1517 – X; Х1518 –Y; Х1519 – Z; Х1520 – V; Х1521 – W; XnlX15 – другие варианты. Эта совокупность представлена в виде множества 15 : X l 15 15 1 n X i i l X = = . Вид связки (вершина Х16): Х161 – металлические, Х1611…Х161n – маркировка; Х162 – керамические, Х1621…Х162n – маркировка; Х163 – силикатные, Х1631…Х163n – маркировка; Х164 – маг незиальные, Х1641…Х164n – маркировка; Х165 – бакелитовая, Х1651…Х165n – маркировка; Х166 – вулканитовая, Х1661…Х166n – маркировка; Х167 – грифталевая, Х1671…Х167n – маркировка. Эта совокупность параметров представлена в виде множества 16 : X l 16 16 1 n X i i l X = = . Для кругов с абразивным материалом алмазом (синтетическим или природным) учитываются также концентрация алмаза (вершины Х13111 и Х13211) и параметры, образующие вершину графа 13111 : X l Х131111 – 25 %; Х131112 – 50 %; Х131113 – 75 %; Х131114 – 100 %; Х131115 – 150 %; XnlX13111 – другие варианты. Корпус сборных кругов (ГОСТ Р 52781–2007) (вершина Х2) описывается следующими параметрами, образующими вершины ребра 2 : X l Х21 –
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1