ISSN 2313-1020 (Print) ISSN 2542-1093 (Online) http://journals.nstu.ru/machine-building АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ В МАШИНОСТРОЕНИИ ACTUAL PROBLEMS IN MACHINE BUILDING
ААКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ В МАШИНОСТРОЕНИИ ISSN 2313-1020 (Print) ISSN: 2542-1093 (Online) Том 10 № 1-2 2023 г. НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ РЕДАКЦИОННЫЙ СОВЕТ Председатель совета Батаев Анатолий Андреевич - доктор технических наук, профессор, почѐтный работник высшего профессионального образования, ректор 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 Республика Беларусь: Пантелеенко Ф.И., доктор технических наук, профессор, членкорреспондент НАН Беларуси, Заслуженный деятель науки Республики Беларусь, Белорусский национальный технический университет, г. Минск Украина: Ковалевский С.В., доктор технических наук, профессор, Донбасская государственная машиностроительная академия, 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, Иванцивский В.В., доктор техн. наук, доцент, НГТУ, г.Новосибирск, Коротков А.Н., доктор техн. наук, профессор, академик РАЕ, КузГТУ, г. Кемерово, Кудряшов Е.А., доктор техн. наук, профессор, Засл. деятель науки РФ, ЮЗГУ, г. Курск, Макаров А.В., доктор техн. наук, с.н.с., ИФМ УрО РАН, г.Екатеринбург, Овчаренко А.Г., доктор техн. наук, профессор, БТИ АлтГТУ, г. Бийск, Сараев Ю.Н., доктор техн. наук, профессор, ИФПМ СО РАН, г. Томск, г. Барнаул, Янюшкин А.С., доктор техн. наук, профессор, ЧГУ, г. Чебоксары УЧРЕДИТЕЛЬ ЖУРНАЛА Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Новосибирский государственный технический университет» ГЛАВНЫЙ РЕДАКТОР Скиба Вадим Юрьевич - доцент, канд. техн. наук ЗАМЕСТИТЕЛИ ГЛАВНОГО РЕДАКТОРА Лобанов Дмитрий Владимирович - профессор, доктор техн. наук Мартынова Татьяна Геннадьевна - доцент, канд. техн. наук Плотникова Наталья Владимировна - доцент, канд. техн. наук Перепечатка материалов из журнала «Актуальные проблемы в машиностроении» возможна при обязательном письменном согласовании с редакцией журнала; ссылка на журнал при перепечатке обязательна. За содержание рекламных материалов ответственность несет рекламодатель. ИЗДАЕТСЯ С 2014 г. Периодичность – 2 номера в год ИЗДАТЕЛЬ ЖУРНАЛА ФГБОУ ВО «Новосибирский государственный технический университет» Журнал зарегистрирован 31.10.2016 г. Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор). Свидетельство о регистрации ПИ № ФС77-67566. Журнал зарегистрирован в научной электронной библиотеке eLIBRARY.RU. Адрес редакции и издателя: 630073, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20, Новосибирский государственный технический университет (НГТУ), корп. 5, Тел. (383) 346-17-75 Сайт журнала: http://journals.nstu.ru/machine-building E-mail: machine-building@mail.ru machine-building@corp.nstu.ru Цена свободная 16+
AACTUAL PROBLEMS IN MACHINE BUILDING ISSN 2313-1020 (Print) ISSN: 2542-1093 (Online) Volume 10 Number 1-2 2023 SCIENTIFIC, TECHNICAL AND INDUSTRIAL JOURNAL ____________________________________________________________________ 2 EDITORIAL BOARD EDITOR-IN-CHIEF: Vadim Y. Skeeba, Ph.D. (Engineering), Associate Professor, Department of Industrial Machinery Design, Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk, Russian Federation DEPUTIES EDITOR-IN-CHIEF: Dmitry V. Lobanov, D.Sc. (Engineering), Professor, Machine-Building Faculty, I.N. Ulianov Chuvash State University, Cheboksary, Russian Federation Tatyana G. Martynova, Ph.D. (Engineering), Associate Professor, Department of Industrial Machinery Design, Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk, Russian Federation Natalia V. Plotnikova, Ph.D. (Engineering), Associate Professor, Department of Material Science in Mechanical Engineering, Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk, Russian Federation EDITORIAL COUNCIL CHAIRMAN: Anatoliy A. Bataev, D.Sc. (Engineering), Professor, Rector, Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk, Russian Federation MEMBERS: The Federative Republic of Brazil: Alberto Moreira Jorge Junior, Dr.-Ing., Full Professor, Federal University of Sao Carlos, Sao Carlos The Federal Republic of Germany: Moniko Greif, Dr.-Ing., Professor, Hochschule RheinMain University of Applied Sciences, Russelsheim Florian Nurnberger, Dr.-Ing., Chief Engineer and Head of the Department "Technology of Materials", Leibniz Universitat Hannover, Garbsen Thomas Hassel, Dr.-Ing., Head of Underwater Technology Center Hanover, Leibniz Universitat Hannover, Garbsen 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, 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; Vladimir V. Ivancivsky, D.Sc. (Engineering), Associate Professor, Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk; Aleksandr N. Korotkov, D.Sc. (Engineering), Professor, Kuzbass State Technical University, Kemerovo; Evgeniy A. Kudryashov, D.Sc. (Engineering), Professor, Southwest State University, Kursk; Aleksey V. Makarov, D.Sc. (Engineering), Senior Researcher, 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, Institute of Strength Physics and Materials Science, Russian Academy of Sciences (Siberian Branch), Tomsk; Alexander S. Yanyushkin, D.Sc. (Engineering), Professor, I.N. Ulianov Chuvash State University, Cheboksary The journal is issued since 2014 Publication frequency – 2 numbers a year Data on the journal are published in eLIBRARY.RU Edition address: Novosibirsk State Technical University, Prospekt K. Marksa, 20, Novosibirsk, 630073, Russian Federation Tel.: (383) 346-17-75 http://journals.nstu.ru/machine-building; E-mail: machine-building@mail.ru, machine-building@corp.nstu.ru
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В МАШИНОСТРОЕНИИ V ВСЕРОССИЙСКАЯ С МЕЖДУНАРОДНЫМ УЧАСТИЕМ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ г. Чебоксары, 29…31 мая 2023 г. ____________________________________________________________________ 3 ОРГАНИЗАТОРЫ КОНФЕРЕНЦИИ Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова, г. Чебоксары, Россия СООРГАНИЗАТОРЫ Новосибирский государственный технический университет, научно-технический и производственный журнал «Актуальные проблемы в машиностроении», г. Новосибирск, Россия Севастопольский государственный университет, г. Севастополь, Россия Волгоградский государственный технический университет, г. Волгоград, Россия ПРОГРАММНЫЙ КОМИТЕТ Александров А.Ю., ректор ЧГУ им. И.Н. Ульянова (г. Чебоксары), председатель; Лобанов Д.В., д.т.н., доцент, ЧГУ им. И.Н. Ульянова (г. Чебоксары), сопредседатель; Янюшкин А.С., д.т.н., профессор, ЧГУ им. И.Н. Ульянова (г. Чебоксары), сопредседатель. Члены программного комитета: Братан С.М. – д.т.н., профессор, СевГУ, г. Севастополь; Носенко В.А. - д.т.н., профессор, ВолгГТУ, г. Волгоград; Скиба В.Ю. – к.т.н., доцент, НГТУ, главный редактор научно-технического и производственного журнала «Актуальные проблемы в машиностроении», г. Новосибирск; Гартфельдер В.А. - к.т.н., профессор, ЧГУ им. И.Н. Ульянова, г. Чебоксары. ПАРТНЕРЫ ПОЧЕТНЫЙ КОМИТЕТ Абсадыков Б.Н. - д.т.н., профессор, КБТУ, г. Алматы; Аликулов Д.Е. - д.т.н., профессор, ТГТУ, г. Ташкент; Алибеков С.Я. - д.т.н., профессор, ПГТУ, г. Йошкар-Ола; Артамонов Е.В. - д.т.н., профессор, ТИУ, г. Тюмень; Батаев А.А. - д.т.н., профессор, НГТУ, г. Новосибирск; Батаев В.А. - д.т.н., профессор, НГТУ, г. Новосибирск; Болдырев А.И. - д.т.н., профессор, ВГТУ, г. Воронеж; Борисов М.А. - к.т.н., доцент, ЧГУ им. И.Н. Ульянова, г. Чебоксары; Вальтер Хельге - генеральный директор компании «Walther schweisstechnik», г. Вена, Австрия; Васильев С.А. - д.т.н., доцент, ЧГУ им. И.Н. Ульянова, г. Чебоксары; Горелов В.А. - д.т.н., профессор, МГТУ им. Н.Э. Баумана, г. Москва; Григорьев В.С. – ст. преподаватель, ЧГУ им. И.Н. Ульянова, г. Чебоксары; Гусев В.В. - д.т.н., профессор, ДонНТУ, г. Донецк; Денисенко А.Ф. - д.т.н., профессор, СамГТУ, г. Самара; Ереско С.П. - д.т.н., профессор, СФУ, г. Красноярск; Зайдес С.А. - д.т.н., профессор, ИрНИТУ, г. Иркутск; Иванцивский В.В. - д.т.н., профессор, НГТУ, г. Новосибирск; Илларионов И.Е. - д.т.н., профессор, ЧГУ им. И.Н. Ульянова, г. Чебоксары; Казимиров Д.Ю. - к.т.н., доцент, ИрНИТУ, г. Иркутск; Киричек А.В. - д.т.н., профессор, БГТУ, г. Брянск; Киселев Е.С. - д.т.н., профессор, УГТУ, г. Ульяновск; Козлов А.М. - д.т.н., профессор, ЛГТУ, г. Липецк; Кольцов В.П. - д.т.н., профессор, ИрНИТУ, г. Иркутск; Лебедев В.А. - д.т.н., профессор, ДГТУ, г. Ростов-на-Дону; Леонов С.Л. - д.т.н., профессор, АлтГТУ, г. Барнаул; Макаров В.Ф. - д.т.н., профессор, ВГТУ, г. Воронеж; Марков А.М. - д.т.н., профессор, АлтГТУ, г. Барнаул; Михайлов А.Н. - д.т.н., профессор, ДонНТУ, г. Донецк; Носов Н.В. - д.т.н., профессор, СамГТУ, г. Самара; Пашков А.Е. - д.т.н., профессор, ИрНИТУ, г. Иркутск; Пономарев Б.Б. - д.т.н., профессор, ИрНИТУ, г. Иркутск; Попов А.Ю. - д.т.н., профессор, ОмГТУ, г. Омск; Реченко Д.С. - д.т.н., доцент, АГНИ, г. Альметьевск; Секлетина Л.С. - ст. преподаватель, ЧГУ им. И.Н. Ульянова, г. Чебоксары; Смоленцев В.П. - д.т.н., профессор, ВГТУ, г. Воронеж; Сорилов М.Ю. - д.т.н., профессор, КнАГУ, г. Комсомольск-на-Амуре; Смирнов В.М. - к.ф.-м.н., доцент, ЧГУ им. И.Н. Ульянова, г. Чебоксары; Стрельников И.А. - к.т.н., доцент, ЧГУ им. И.Н. Ульянова, г. Чебоксары; Табаков В.П. - д.т.н., профессор, УГТУ, г. Ульяновск; Тамаркин М.А. - д.т.н., профессор, ДГТУ, г. Ростов-на-Дону; Федонин О.Н. - д.т.н., профессор, БГТУ, г. Брянск; Чен Лоусон – генеральный директор компании «Shanghai Hiwave Advanced Materials Technology Co., Ltd.», г. Шанхай, Китай; Шалунов Е.П. - к.т.н., профессор, ЧГУ им. И.Н. Ульянова, г. Чебоксары; Шеров К.Т. - д.т.н., профессор, КарГТУ, г. Караганда. ОРГАНИЗАЦИОННЫЙ КОМИТЕТ Лобанов Д.В. - д.т.н., доцент, ЧГУ им. И.Н. Ульянова, зам. гл. редактора научно-технического и производственного журнала «Актуальные проблемы в машиностроении», г. Чебоксары; Владимирова Ю.О. - ассистент, ЧГУ им. И.Н. Ульянова, г. Чебоксары; Федорова А.А. - ассистент, ЧГУ им. И.Н. Ульянова, г. Чебоксары; Голюшов И.С. - ассистент, ЧГУ им. И.Н. Ульянова, г. Чебоксары; Рафанова О.С. – ответственный секретарь конференции, ассистент, зав. межкаф. учеб. лаб. МСФ ЧГУ им. И.Н. Ульянова, г. Чебоксары. ТЕМАТИКА КОНФЕРЕНЦИИ Процессы механической и физико-технической обработки материалов; Технология машиностроения и материаловедение; Композиционные материалы, создание и обработка; Транспортные, технологические машины и оборудование Автоматизация и управление процессами. 428015, Российская Федерация, Приволжский федеральный округ, г. Чебоксары, ЧГУ им. И.Н. Ульянова Машиностроительный факультет, ул. С. Михайлова, д. 3 e-mail: lobanovdv@list.ru
IMPROVEMENT OF TECHNOLOGICAL PROCESSES IN MECHANICAL ENGINEERING V Russian National with International Participation Scientific and Technical Conference Cheboksary, 29…31 May 2023 ____________________________________________________________________ 4 CONFERENCE ORGANIZERS I.N. Ulianov Chuvash State University, Cheboksary, Russian Federation CO-ORGANIZERS Novosibirsk State Technical University, Scientific, Technical and Manufacture journal «Actual Problems in Machine Building», Novosibirsk, Russian Federation Sevastopol State University, Sevastopol, Russian Federation; Volgograd State Technical University, Volgograd, Russian Federation PROGRAMME COMMITTEE Aleksandrov A.Yu., Rector of I.N. Ulianov Chuvash State University (Cheboksary, Russia), Chairman; Lobanov D.V., D.Sc. (Engineering), Associate Professor, ChSU (Cheboksary, Russia), co-chair; Yanyushkin A.S., D.Sc. (Engineering), Professor, ChSU (Cheboksary, Russia), co-chair Committee members: Bratan S.M., D.Sc. (Engineering), Professor, SevSU, (Sevastopol, Russia), Nosenko V.A., D.Sc. (Engineering), Professor, VSTU (Volgograd, Russia), Skeeba V.Yu., Editor-in-chief of the Scientific, Technical and Manufacture journal “Actual problems in mechanical engineering”, Ph.D. (Engineering), Associate Professor, NSTU (Novosibirsk, Russia), Gartfelder V.A., Ph.D., Associate Professor, ChSU (Cheboksary, Russia). PARTNERS HONORARY COMMITTEE Absadykov B.N. D.Sc. (Engineering), Professor, KBTU (Almaty, Republic of Kazakhstan), Alikulov D.E. D.Sc. (Engineering), Professor, TSTU (Uzbekistan Tashkent), Alibekov S.Y., D.Sc. (Engineering), Professor, VSUT, Volgatech (Yoshkar-Ola, Russia), Artamonov E.V., D.Sc. (Engineering), Professor, TIU (Tyumen, Russia), Bataev A.A., D.Sc. (Engineering), Professor, NSTU (Novosibirsk, Russia), Bataev V.A., D.Sc. (Engineering), Professor, NSTU (Novosibirsk, Russia), Boldyrev A.I., D.Sc. (Engineering), Professor, VSTU, (Voronezh, Russia), Borisov M.A., Ph.D. (Engineering), Associate Professor, ChSU (Cheboksary, Russia); Ing. Helge Walther – СEO (Chief Executive Officer) of Walther Schweisstechnik, (Vienna, Austria), Vasilyev S.A., D.Sc. (Engineering), Associate Professor, ChSU, (Cheboksary, Russia), Gorelov V.A., D.Sc. (Engineering), Professor, BMSTU, (Moscow, Russia), Grigoriev V.S., Senior Lecturer, ChSU (Cheboksary, Russia), Gusev V.V., D.Sc. (Engineering), Professor, DonNTU, (Donetsk), Denisenko A.F., D.Sc. (Engineering), Professor, Samara Polytech, (Samara, Russia), Eresco S.P., D.Sc. (Engineering), Professor, SFU, (Krasnoyarsk, Russia), Zaides S.A., D.Sc. (Engineering), Professor, INRTU (Irkutsk, Russia); Ivancivsky V.V., D.Sc. (Engineering), Professor, NSTU (Novosibirsk, Russia), Illarionov I.E., D.Sc. (Engineering), Professor, ChSU (Cheboksary, Russia), Kazimirov D.Yu., Ph.D. (Engineering), Associate Professor, INRTU (Irkutsk, Russia); Kirichek A.V., D.Sc. (Engineering), Professor, BSTU (Bryansk, Russia), Kiselev E.S., D.Sc. (Engineering), Professor, UlSTU (Ulyanovsk, Russia), Kozlov A.M., D.Sc. (Engineering), Professor, LSTU (Lipetsk, Russia), Koltsov V.P., D.Sc. (Engineering), Professor, INRTU (Irkutsk, Russia); Lebedev V.A., D.Sc. (Engineering), Professor, DonSTU (Rostov-on-Don, Russia), Leonov S.L., D.Sc. (Engineering), Professor, AltSTU (Barnaul, Russia), Makarov V.F., D.Sc. (Engineering), Professor, VSTU (Voronezh, Russia), Markov A.M., D.Sc. (Engineering), Professor, AltSTU (Barnaul, Russia), Mikhailov A.N., D.Sc. (Engineering), Professor, DonNTU, (Donetsk), Nosov N.V., D.Sc. (Engineering), Professor, Samara Polytech, (Samara, Russia), Pashkov A.E., D.Sc. (Engineering), Professor, INRTU (Irkutsk, Russia); Ponomarev B.B., D.Sc. (Engineering), Professor, INRTU (Irkutsk, Russia); Popov A.Yu., D.Sc. (Engineering), Professor, OmSTU, (Omsk, Russia), Rechenko D.S., D.Sc. (Engineering), Associate Professor, ASOI, (Almetyevsk, Russia), Sekletina L.S., Senior Lecturer, ChSU (Cheboksary, Russia); Smolentsev V.P., D.Sc. (Engineering), Professor, VSTU, (Voronezh, Russia); Sorilov M.Yu., D.Sc. (Engineering), Professor, KnASTU (Komsomolsk-on-Amur, Russia), Smirnov V.M., Ph.D. (Engineering), Associate Professor, ChSU (Cheboksary, Russia), Strelnikov I.A., Ph.D. (Engineering), Associate Professor, ChSU (Cheboksary, Russia); Tabakov V.P., D.Sc. (Engineering), Professor, UlSTU (Ulyanovsk, Russia), Tamarkin M.A., D.Sc. (Engineering), Professor, DonSTU (Rostov-on-Don, Russia), Fedonin O.N., D.Sc. (Engineering), Professor, BSTU (Bryansk, Russia), Dr. Lawson Chen - СEO (Chief Executive Officer) of Shanghai Hiwave Advanced Materials Technology Co., Ltd., (Shanghai, China), Shalunov E.P., Ph.D. (Engineering), Professor, ChSU (Cheboksary, Russia), Sherov K.T., D.Sc. (Engineering), Professor, KSTU (Karaganda, Republic of Kazakhstan) ORGANIZING COMMITTEE Lobanov D.V., D.Sc. (Engineering), Associate Professor, Deputy Ch. editor of the Scientific, Technical and Manufacture journal "Actual Problems in Mechanical Engineering", ChSU (Cheboksary, Russia); Vladimirova Yu.O., Assistant, ChSU (Cheboksary, Russia); Fedorova A.A., Assistant, ChSU (Cheboksary, Russia); Golyushov I.S., Assistant, ChSU (Cheboksary, Russia); Rafanova O.S., Head of Laboratory MBF ChSU (Cheboksary, Russia). SUBJECT OF THE CONFERENCE The Processes of Mechanical and Physico-Technical Processing of Materials; Engineering Technology and Materials Science; Composite Materials, Creation and Processing; Transport, Technological Machines and Equipment Automation and Process Management.
Актуальные проблемы в машиностроении. Том 10. № 1-2. 2023 СОДЕРЖАНИЕ ____________________________________________________________________ 5 СОДЕРЖАНИЕ ИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В МАШИНОСТРОЕНИИ Некрасов Р.Ю., Путилова У.С., Писарев Д.Е. Проблемы терморегулирования при точении жаропрочных сталей 7 Жирухин К.С., Киселев Е.С. Изготовление тонкостенных жаропрочных нежестких деталей фрезами с покрытием на основе нитрида кремния и титана 14 Лобанов Д.В., Рафанова О.С. Последовательность и критерии выбора оптимального варианта производственной системы 21 ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ, ОСНАСТКА И ИНСТРУМЕНТЫ Борисов М.А., Зворыгин А.С. Устройство для автоматической смены полярности тока при заточке баровых резцов 28 Керженцев В.А., Перова Н.В. Основы теории расчета молотковых дробилок. Определение главных параметров структурно-функциональной схемы 36 Борисов М.А., Лимонов С.Е. Совершенствование конструкции роботизированного сборочно-сортировочного стенда 44 Подкругляк Л.Ю. Моделирование прохождения теплового потока через плоский стык 51 Захаров О.В., Сулейманова Ф.Д. Анализ погрешностей 3D принтера со схемой дельта 57 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ В МАШИНОСТРОЕНИИ Земцова Н.В., Евдокимова С.Ю., Кобелева В.А., Щегольков А.В. Структурные свойства электроактивных наномодифицированных эластомеров для систем автоматического управления и тензометрии 63 Смирнов В.М., Балмин А.Е. Исследование влияния технологических режимов получения дисперсно-упрочненной медной связки алмазного инструмента на её механические свойства 68 Рекомендации по написанию научной статьи 74 Подготовка аннотации 76 Правила для авторов 78
Actual Problems in Machine Building. Vol. 10. N 1-2. 2023 CONTENTS ____________________________________________________________________ 6 CONTENTS Innovative Technologies in Mechanical Engineering Nekrasov R.Yu., Putilova U.S., Pisarev D.E. Problems of thermal control in the process of hard turning of heat-resistant steels 7 Zhirukhin K.S., Kiselev E.S. Manufacture of thin-walled heat-resistant non-rigid parts with milling cutters coated with silicon and titanium nitride 14 Lobanov D.V., Rafanova O.S. Sequence and criteria for choosing the optimal variant of the production system 21 Technological Equipment, Machining Attachments and Instruments Borisov M.A., Zvorygin A.S. Device for automatic change of current polarity when sharpening bar cutters 28 Kerzhencev V.A., Perova N.V. Fundamentals of the theory of hammer crushers calculation. Determination of the main parameters of structural and functional scheme 36 Borisov M.A., Limonov S.E. Improving the design of a robotic assembly and sorting stand 44 Podkrugljak L.Y. Simulation of the passage of heat flow through a flat joint 51 Zakharov O.V., Suleimanova F.D. Error analysis of delta kinematics 3D printer 57 Materials Science in Machine Building Zemtsova N.V., Evdokimova S.Y., Kobeleva V.A., Shchegolkov A.V. Structural properties of electroactive nanomodified elastomers for automatic control and strain measurement systems 63 Smirnov V.M., Balmin A.E. Study of the effect of technological modes for production of dispersion-strengthened copper bond for diamond tools on its mechanical properties 68 Guidelines for Writing a Scientific Paper 74 Abstract requirements 76 Rules for authors 78
Актуальные проблемы в машиностроении. Том 10. № 1-2. 2023 Инновационные технологии в машиностроении ____________________________________________________________________ 7 PROBLEMS OF THERMAL CONTROL IN THE PROCESS OF HARD TURNING OF HEAT-RESISTANT STEELS R. Yu. NEKRASOV, Ph.D. (Engineering), Associate Professor U. S. PUTILOVA, Ph.D. (Engineering), Associate Professor D. E. PISAREV, Student of bachelor (IUT, Tyumen) Nekrasov R. Yu. – 38 Volodarsky str., Tyumen, 625000, Russia Tyumen Industrial University, e-mail: nekrasovrj@tyuiu.ru The cutting temperature plays an important role in the processing of heat-resistant steels. It leads to rapid cutting tool wear, which in turn leads to high economic expenditures. The solution to this problem is the use of coolant; the most promising is the internal cooling of the cutting tool, but its use has several disadvantages. This paper discusses existing methods that compensate for the disadvantages of coolant or completely help to get rid of it when cutting metal. Keywords: heat-resistant steels, thermal regulation, turning processing. Introduction The main direction of development of modern mechanical engineering is to increase labor productivity. A basic factor hindering the introduction of eco-mode machining is the early wear of the tool, including due to the increased cutting temperature during machining. The significant amount of heat generated during metal cutting shortens tool life, reduces workpiece surface quality and dimensional accuracy, especially for hard-to-reach materials such as titanium, nickel and composites. Traditionally, a cutting fluid (coolant) is used to reduce the cutting temperature, lubricate the contact between the tool and the layer of material being cut, and extend the life of the tool. But coolants are expensive to store and dispose of, as well as pollute the environment and harm the health of operators. So, in some cases, processing without the use of a coolant is necessary. Theory To compensate for the disadvantages associated with the use of coolant, a number of cooling methods have been undertaken for dry or quasi-dry machining, such as thermal control with minimal lubrication, pressure coolant, cryogenic cooling, compressed air cooling and heat pipe cooling, as well as internal cooling systems. Among these cooling methods, internal cooling is the most promising. Cooling occurs due to the indirect removal of thermal energy from the cutting zone, by creating internal structures inside the tool. In addition, this leads to a new approach to measuring the temperature of the tool during machining by measuring the temperature of the fluid flowing in the built-in internal system of the tool [1-5]. Temperature plays a key role in metal machining; there are studies to measure cutting temperature during metal cutting. Stephenson used instrumental (dynamic) thermocouple
Actual Problems in Machine Building. Vol. 10. N 1-2. 2023 Innovative Technologies in Mechanical Engineering ____________________________________________________________________ 8 technology to measure temperature in tests on cast iron and aluminium using WC instruments [6]. Kitagawa and others are using inline thermocouple technology to investigate the effect of cutting temperature on tool wear in high-speed machining of Inconel 718 and grinding of Ti-6Al-6V-2Sn alloy [7]. Another main way to measure cutting temperature is the use of infrared thermal cameras or pyrometers [8, 9], but these methods have a drawback — this is the limited penetrating ability of the camera. In 1940 M.P. Levitsky excluded from consideration the heat entering the material being processed, assuming that only the cutter and chips are involved in the heat exchange. Levitsky considered the work of deformation and the work of chip friction against the front surface of the cutter to be sources of heat generation. American scientists Trigger and B.Ts. Chao conducted analytical studies of temperatures at the contact surfaces of the tool with chips and with the material being machined, gradually improving the approaches to calculations. In 1951 they published a paper called ―An Analytical Evaluation of Metal Cutting Temperatures‖. The researchers took into account two sources of heat release (plastic shear and friction of chips on the front surface of the cutter), neglecting the heat of friction on the back surface of the tool. Using force and speed ratios developed by G. Ernst and M. Merchant [7], Chao and Trigger received formula (1) for calculating the average temperature θS chips leaving the shear zone: (1) where θO is the ambient temperature; А is a part of the deformation energy that is spent on chip heating; B1 is the part of the total heat remaining in the workpiece; J is the mechanical equivalent of heat; C is the specific heat capacity of the heated chips; ρ is the density of the chip material; t is the feed; w is the depth of cut; Formula (2) for calculating cutting temperature: (2) In subsequent work, the researchers analyzed the effect of temperature on the wear of the cutter along the front surface, making the appropriate temperature calculations. To simplify the calculations, Chao and Trigger assumed a uniform distribution of the heat release intensity q (Fig. 1a, straight line 3) along the length of the chip-cutter contact. This led to the fact that the highest temperature turned out to be near the departure of the chip from the cutter (Fig. 1a, curve 1), which did not correspond to the position of the wear hole on its front surface. By specifying the heat flux power distribution in the form of curve 5 (Fig. 1b), the researchers obtained a more satisfactory agreement between the temperatures calculated from the side of the chip and the cutter (curves 4 and 1).
Актуальные проблемы в машиностроении. Том 10. № 1-2. 2023 Инновационные технологии в машиностроении ____________________________________________________________________ 9 Fig. 1. Temperature θ and heat flow power q depending on the relative length of chip contact with the front surface of the cutter Methodology To clarify the level and nature of the temperature distribution on the surfaces of the cutter, Chao, Trigger and Lee [8] in 1961 presented a method for measuring temperatures on the rear surface of the cutter during turning using lead sulfide photoresistors (Fig. 2); a tubular workpiece, inside which the block of photoresistance was laid at a distance of not more than 1 inch (25.4 mm) from the surface being machined, was used. A 0.094-inch (2.38 mm) diameter hole was drilled into the pipe wall. When turning the outer surface of the workpiece, whenever the cutter was in the zone of this hole, the thermal radiation from the rear surface of the cutter was captured by the detector, and the recording device provided information about the average temperature of the rear surface. Fig. 2. Scheme for measuring temperature using photoresistance. To determine the heat flow entering the tool, Chao and Trigger used the electrical simulation method proposed in 1955 by Jacques Bonneville and based on analogy in distribution heat flow and
Actual Problems in Machine Building. Vol. 10. N 1-2. 2023 Innovative Technologies in Mechanical Engineering ____________________________________________________________________ 10 electric current (later on, the method of electrical modelling was significantly developed by A.N. Reznikov). Simultaneously with Chao and Trigger, a large group of American researchers were engaged in the analytical study of temperatures. Each of them solved a specific problem, which made it possible to determine the temperature at a certain point or on a surface that is directly related to the cutting zone. So, E. Loewen and M. Shaw, based on the method developed by J. Jaeger, presented the solution to problems about temperatures in the shear plane and on the front surface of the cutter. D. Weiner derived formulas for calculating the amount of heat entering the workpiece. F. Ling and E. Seybel in 1955 theoretically determined the relationship between friction and temperature at the contact surface of the chip with the cutter. At the same time, domestic scientists theoretically investigated the direction and intensity of heat flows during cutting, temperatures on the contact surfaces and temperature fields in the tool and workpiece, and the mechanism of action of the cutting fluid. In 1952 B.Ya. Borisov, using the method of point sources, tried to calculate the temperature of the cutter at the place where the chips came off the front surface and investigate its temperature field. In 1954 P.I. Bobrik, using the Rykalin method, obtained a formula for calculating the temperature at a separate point of the chip. In 1956 N.V. Talantov, using the method of imposing instantaneous heat sources, obtained a formula for calculating the cutting temperature as a sum, taking into account the temperature from the heat released as a result of plastic deformation and the temperature from the heat released during the friction of the chips on the front surface of the cutter. The most comprehensive and in-depth studies of thermal physics of cutting were carried out by A.N. Reznikov, who worked in Kuibyshev Polytechnic Institute, and then (since 1967) in Togliatti Polytechnic Institute. From the beginning of the 1950s A.N. Reznikov developed and supplemented the theory of fast-moving heat sources developed by Rykalin as applied to welding processes and by Eger as applied to the friction process. In 1958 A.N. Reznikov published [9-10] the results of a three-year-old study of the temperature field in the chip, which arises under the action of the friction force on the front surface of the cutter. The theoretical formula (3) for determining the temperature at the point of the chip with coordinates x, y had the form: , (3) where λ and α are the coefficients of heat and thermal diffusivity; k is chip shrinkage; ν is the cutting speed; σо is the specific friction force at the cutting edge; lc is the length of contact between the chip and the cutter; τ is a function that depends on temperature fields for instantaneous point sources during turning, milling, drilling and abrasive processing, which was obtained by A.N. Reznikov. He believed that the temperature field from the action of a heat source of any form, the duration of action and the speed of movement can be obtained as a result of the superposition of temperature fields that arise under the action. A.N. Reznikov considered the cutter as an endless wedge, the chips as an endless rod, and the part as a half-space. In the system of these bodies, there were heat sources from deformation in the shear plane qd, from friction at the contact area of the chip with the cutter qmn and from friction at the contact area of the tool with the product qm3, as well as heat sinks, reflecting the heat exchange between the cutter and the chip qn and product q3, (Fig. 3). A.N. Reznikov adopted a combined (uniform power law) distribution of tangential stresses along the length lc of the contact pad of the chip with a cutter, as a result of which the calculated temperature reached a maximum at a distance of (0.35 ... 0.55) lc from the tip of the cutter. Thus, the temperature maximum was in the zone of wear dimple formation on the front surface.
Актуальные проблемы в машиностроении. Том 10. № 1-2. 2023 Инновационные технологии в машиностроении ____________________________________________________________________ 11 Fig. 3. Scheme of heat flows during cutting according to A.N. Reznikov. To empirically confirm the calculated temperatures on the front and rear surfaces of the cutter, A.N. Reznikov proposed his own method for measuring temperature, which he called a ―running thermocouple‖ (Fig. 4). Two dissimilar conductors 2 and 3, isolated from each other, inserted into a copper tube 1, were installed in a hole in the material being processed [11]. When cutting this tube with a cutter, the conductors closed, forming two artificial thermocouples, one of which, together with the chips, moved along the front surface of the cutter, and the second, which remained in the product, along its rear surface. Through contacts K1 – K2 and K3 – K4, the electrical signal from the thermocouples was transmitted to the oscilloscope. Fig. 4. Schematic diagram of a ―running thermocouple‖ The ―running thermocouple‖ method made it possible to register temperatures both in a thin notch layer of the chip and on the contact area ―cutter-workpiece‖. Using this method, A.N. Reznikov was able to directly measure the temperatures at the contact of the chip with the front surface of the cutter, which Chao and Trigger failed to do. In the 1960s, in the absence of a computer, it was impossible theoretically to construct temperature fields in complex cases of heat transfer or with a complex tool profile. To avoid insurmountable analytical difficulties, it was necessary to significantly simplify the mathematical model of the process, neglecting a number of important factors, and this significantly reduced the reliability of the results obtained. Understanding this, A.N. Reznikov in 1959–60 began to use analog
Actual Problems in Machine Building. Vol. 10. N 1-2. 2023 Innovative Technologies in Mechanical Engineering ____________________________________________________________________ 12 computers and devices for electrical modeling of temperature fields. As already mentioned, the electrical simulation method is based on the similarity of differential equations describing the processes of heat propagation in a solid and the passage of electric current in a conducting medium. There is an analogy between temperature and electric potential, intensity of heat flow and current density, amount of heat and amount of electricity, etc. Combining theoretical studies with experiments and modeling, A.N. Reznikov managed to solve a complex of complex problems of thermal physics of scientific and practical interest. Conclusions To level the shortcomings of the coolant, several options were considered: cutting temperature measurements with reduction and elimination of coolant use. In order to meet the requirements of modern CNC machining, reducing, measuring and controlling cutting temperatures is critical to optimize the cutting process. Therefore, it is very important to develop new technologies by actively integrating these three functions. It is promising to develop an easy-to-use and accurate method for measuring and reducing cutting temperature during machining in real time using a closed cooling system. References 1. A sustainable alternative for cooling the machining processes using a refrigerant fluid in recirculation inside the toolholder / G.C. Vicentin, L.E.A. Sanchez, V. L. Scalon, G.G.C. Abreu // Clean Technologies and Environmental Policy. – 2011. – Vol.13, iss. 6. – P 831–840. – DOI: 10.1007/s10098-011-0359-z. 2. Internally-cooled tools and cutting temperature in contamination-free machining / C. Ferri, T. Minton, S.B.C. Ghani, K. Cheng // Journal of Mechanical Engineering Science. – 2014. – Vol. 228, iss. 1. – P. 135–145. – DOI: 10.1177/0954406213480312. 3. The Analysis of speed increase perspectives of nanostructuring burnishing with heat removal from the tool / V.P. Kuznetsov, A.S. Skorobogatov, V.G. Gorgots, A.S. Yurovskikh // IOP Conftrence Series: Materials Science and Engineering. – 2016. – Vol. 124. – Art. 012127124. – DOI: 10.1088/1757-899X/124/1/012127. 4. Das S.R., Panda A., Dhupal D. Experimental investigation of surface roughness, flank wear, chip morphology and cost estimation during machining of hardened AISI 4340 steel with coated carbide insert // Mechanics of Advanced Materials and Modern Processes. – 2017.| – Vol. 3. – Art. 9. – DOI: 10.1186/s40759-017-0025-1. 5. Predictive modeling for the cryogenic cooling condition of the hard turning process / D.M. Kim, D.Y. Kim, N. Banerjee, H.W. Park // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2018. – Vol. 99, iss. 9-12. – P. 2877–2891. – DOI: 10.1007/s00170-018-2660-z. 6. Chao B.T., Trigger K.J. Temperature distribution at the tool-chip and tool work interface in metal cutting // Transactions of the American Society of Mechanical Engineers. – 1958. – Vol. 80. – P. 311–320. 7. Ernst H., Merchant M.E. Chip Formation, Friction and High-Quality Machined Surfaces // Surface Treatment of Metals. – 1941. – Vol. 29. – P. 299–378. 8. Chao B., Li G., Trigger K. Experimental studies of temperature distribution on the rear surface of the cutter // Design and engineering technology. – 1961. – Vol. 3. – P. 21–31. 9. Reznikov A.N. Temperature field in the chip, arising under the action of friction force on the front face of the cutter // Journal of Siberian technical physics. – 1958. – Vol. 1. – P. 207–217. 10. Reznikov A.N. Temperature and cooling of cutting tools. – Kuibyshev: Kuibyshev book publishing house, 1959. – 82 p.
Актуальные проблемы в машиностроении. Том 10. № 1-2. 2023 Инновационные технологии в машиностроении ____________________________________________________________________ 13 УДК 621.9.08 ПРОБЛЕМЫ ТЕРМОРЕГУЛИРОВАНИЯ ПРИ ТОЧЕНИИ ЖАРОПРОЧНЫХ СТАЛЕЙ Некрасов Р. Ю., канд. техн. наук, доцент, e-mail: nekrasovrj@tyuiu.ru Путилова У.С., канд. техн. наук, доцент, e-mail: putilovaus@tyuiu.ru Писарев Д.Е., студент бакалавриата, e-mail: pisarevde@tyuiu.ru Тюменский индустриальный университет, ул. Володарского, д. 38, г. Тюмень, 625000, Россия Аннотация Температура резания играет важную роль при обработке жаропрочных сталей. Это приводит к быстрому износу режущего инструмента, что, в свою очередь, ведет к высоким экономическим затратам. Решением этой проблемы является использование СОЖ - наиболее перспективным является внутреннее охлаждение режущего инструмента, но его использование имеет ряд недостатков. В данной статье рассмотрены существующие способы, компенсирующие недостатки СОЖ или полностью помогающие избавиться от нее при резке жаропрочных сталей. Ключевые слова жаропрочные стали, терморегулирование, токарная обработка.
Actual Problems in Machine Building. Vol. 10. N 1-2. 2023 Innovative Technologies in Mechanical Engineering ____________________________________________________________________ 14 УДК 621.9.02 ИЗГОТОВЛЕНИЕ ТОНКОСТЕННЫХ ЖАРОПРОЧНЫХ НЕЖЕСТКИХ ДЕТАЛЕЙ ФРЕЗАМИ С ПОКРЫТИЕМ НА ОСНОВЕ НИТРИДА КРЕМНИЯ И ТИТАНА К.С. ЖИРУХИН1, инженер, Е.С. КИСЕЛЕВ2, доктор техн. наук, профессор (1 ООО «ХАЛТЕК-ДоАЛЛ», г. Ульяновск, 2УлГТУ, г. Ульяновск) Жирухин К.С. – 432071, г. Ульяновск, пр-т Нариманова, 1Б, ООО «ХАЛТЕК - ДоАЛЛ», e-mail: kirill.zhirukhin@haltec.ru Введение. Изготовление тонкостенных нежестких деталей из жаропрочных сплавов (например - лопаток) газотурбинных двигателей и газоперекачивающих агрегатов осуществляется в условиях крупносерийного производства. Одним из путей повышения эффективности изготовления подобных деталей является создание условий для их формообразования при минимальной теплосиловой напряженности. Для этого в настоящее время на предприятиях широко используется режущие инструменты с износостойкими покрытиями. Цель. Установить наиболее эффективный тип современного износостойкого покрытия для повышения производительности обработки и периода стойкости режущего инструмента при обработке тонкостенных жаропрочных нежѐстких деталей из жаропрочных сплавов. В работе исследован один из методов повышения производительности обработки тонкостенных нежестких заготовок из жаропрочных сплавов на никелевой основе путем применения твердосплавных монолитных фрез с покрытием на основе титана – кремния. Методы. Исследования проводились на действующем технологическом оборудовании в условиях механических цехов, осуществляющих изготовление нежестких деталей летательных аппаратов с оценкой временных и экономических затрат при изменении элементов режима резания и величин снимаемых припусков. Результаты и их обсуждение. Установлено, что использование инструментов с новыми покрытиями увеличивает период стойкости по сравнению с традиционными на основе нитрида титана AlTiN до 60 раз при черновой и получистовой обработке. Одновременно снижается вероятность возникновения короблений и обеспечивается существенное повышение производительности обработки. Ключевые слова: Износостойкое покрытие, жаропрочные сплавы, высокопроизводительная обработка, период стойкости, монолитная фреза Введение Повышение производительности обработки заготовок из жаропрочных сплавов было и остаѐтся самой насущной проблемой современных производств газотурбинных двигателей. Особенно остро эта проблема возникает при необходимости изготовления тонкостенных нежестких деталей, в которых после снятия их из станочного приспособления из-за высокой теплосиловой напряженности формообразования, как правило, возникают технологические остаточные напряжения, вызывающие коробления. Их устранение на последующих операциях абразивной обработки сопряжено с необходимостью удаления повышенных припусков, что увеличивает трудоемкость изготовления тонкостенных нежестких деталей и длительность
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1