Том 24 № 2 2022 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, Герасенко А.Н., директор ООО НПКФ «Машсервисприбор», г. Новосибирск, Кирсанов С.В., доктор техн. наук, профессор, ТПУ, г. Томск, 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, 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, ИФПМ СО РАН, г. Томск, Янюшкин А.С., доктор техн. наук, профессор, ЧГУ, г. Чебоксары В 2017 году журнал «Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты)» вошел в индекс цитирования Emerging Sources Citation Index (ESCI) базы Web of Science. Журналы, представленные в индексе цитирования ESCI, отвечают большинству базовых критериев Core Collection и расцениваются компанией Clarivate Analytics как наиболее влиятельные и востребованные издания, имеющие большую вероятность высокого научного интереса. 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
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 24 № 2 2022 2 СОДЕРЖАНИЕ СОДЕРЖАНИЕ ТЕХНОЛОГИЯ Тимофеев С.П., Гринек А.В., Хуртасенко А.В., Бойчук И.П. Технология механической обработки, цифровое моделирование и реализация устройства для контроля формы крупногабаритных деталей................................................................................................................................................................ 6 Шлыков Е.С., Абляз Т.Р., Муратов К.Р. Теоретическое моделирование процесса промывки межэлектродного пространства при копировально-прошивной электроэрозионной обработки изделий, выполненных из полимерных композитных материалов.................................................................................... 25 Логинов Ю.Н., Шимов Г.В., Бушуева Н.И. Деформации в нестационарной стадии прессования прутка из алюминиевого сплава с малым коэффициентом вытяжки.................................................................... 39 Сундуков С.К. Особенности наложения ультразвуковых колебаний в процессе сварки.......................... 50 ОБОРУДОВАНИЕ. ИНСТРУМЕНТЫ Подгорный Ю.И., Мартынова Т.Г., Скиба В.Ю. К вопросу об ограничении неравномерности движения технологической машины в заданных пределах................................................................................. 67 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Бурков А.А., Кулик М.А., Беля А.В., Крутикова В.О. Электроискровое осаждение порошка диборида хрома на нержавеющую сталь AISI 304........................................................................................ 78 Гуляшинов П.А., Мишигдоржийн У.Л., Улаханов Н.С. Влияние борирования и алитирования на структуру и микротвердость низкоуглеродистых сталей............................................................................... 91 МАТЕРИАЛЫ РЕДАКЦИИ Рекомендации по написанию научной статьи ...................................................................................................... 102 Подготовка аннотации ...................................................................................................................................... 107 Правила для авторов ......................................................................................................................................... 111 МАТЕРИАЛЫ СОУЧЕРЕДИТЕЛЕЙ 119 Корректор Л.Н. Ветчакова 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 06.06.2022. Выход в свет 15.06.2022. Формат 60×84 1/8. Бумага офсетная. Усл. печ.л. 15,0. Уч.-изд. л. 27,9. Изд. № 78. Заказ 189. Тираж 300 экз. Отпечатано в типографии Новосибирского государственного технического университета 630073, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20
Vol. 24 No. 2 2022 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. We sincerely happy to announce that Journal “Obrabotka Metallov” (“Metal Working and Material Science”), ISSN 1994-6309 / E-ISSN 2541-819X is selected for coverage in Clarivate Analytics (formerly Thomson Reuters) products and services started from July 10, 2017. Beginning with No. 1 (74) 2017, this publication will be indexed and abstracted in: Emerging Sources Citation Index. 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. 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
OBRABOTKAMETALLOV Vol. 24 No. 2 2022 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 Affairs, 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. Gerasenko, Director, Scientifi c and Production company “Mashservispribor”, Novosibirsk; Sergey V. Kirsanov, D.Sc. (Engineering), Professor, National Research Tomsk Polytechnic University, Tomsk; Aleksandr N. Korotkov, D.Sc. (Engineering), Professor, Kuzbass State Technical University, Kemerovo; Evgeniy A. Kudryashov, D.Sc. (Engineering), Professor, Southwest State University, Kursk; 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, 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
Vol. 24 No. 2 2022 5 CONTENTS OBRABOTKAMETALLOV TECHNOLOGY Timofeev S.P., Grinek A.V., Hurtasenko A.V., Boychuk I.P. Machining technology, digital modelling and shape control device for large parts..................................................................................................................... 6 Shlykov E.S. ,Ablyaz T.R.. Muratov K.R. Theoretical simulation of the process interelectrode space fl ushing during copy-piercing EDM of products made of polymer composite materials................................................ 25 Loginov Yu.N., Shimov G.V., Bushueva N.I. Deformations in the nonstationary stage of aluminum alloy rod extrusion process with a low elongation ratio.............................................................................................. 39 Sundukov S.K. Features of the superposition of ultrasonic vibrations in the welding process........................ 50 EQUIPMENT. INSTRUMENTS Podgornyj Yu.I., Martynova T.G., Skeeba V.Yu. On the issue of limiting the irregular motion of a technological machinewithin specifi ed limits.................................................................................................... 67 MATERIAL SCIENCE Burkov A.A., Kulik M.A., Belya A.V., Krutikova V.O. Electrospark deposition of chromium diboride powder on stainless steel AISI 304..................................................................................................................... 78 Gulyashinov P.A., Mishigdorzhiyn U.L., Ulakhanov N.S. Infl uence of boriding and aluminizing processes on the structure and properties of low-carbon steels........................................................................ 91 EDITORIALMATERIALS Guidelines for Writing a Scientifi c Paper ............................................................................................................ 102 Abstract requirements ......................................................................................................................................... 107 Rules for authors ................................................................................................................................................. 111 FOUNDERS MATERIALS 119 CONTENTS
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 24 № 2 2022 6 ТЕХНОЛОГИЯ Технология механической обработки, цифровое моделирование и реализация устройства для контроля формы крупногабаритных деталей Сергей Тимофеев 1, a, Анна Гринек 2, b, *, Андрей Хуртасенко 3, c, Игорь Бойчук 2, d 1 Общество с ограниченной ответственностью «Промагро», Ржевское шоссе 370а, г. Шебекино, Белгородская область, 309290, Россия 2 Государственный морской университет им. адмирала Ф.Ф. Ушакова, пр. Ленина, 93, г. Новороссийск, 353918, Россия 3 Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова, ул. Костюкова, 46, г. Белгород, 308012, Россия a https://orcid.org/0000-0002-6740-5163, timofeevsp@inbox.ru, b https://orcid.org/0000-0001-7953-3501, grinyokann@gmail.com, c https://orcid.org/0000-0002-2614-5457, hurtintbel@mail.ru, d https://orcid.org/0000-0002-1996-2184, boychuk@ieee.org Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2022 Том 24 № 2 с. 6–24 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2022-24.2-6-24 Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты) Сайт журнала: http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov ИНФОРМАЦИЯ О СТАТЬЕ УДК 621.01 История статьи: Поступила: 16 февраля 2022 Рецензирование: 14 марта 2022 Принята к печати: 23 марта 2022 Доступно онлайн: 15 июня 2022 Ключевые слова: Цифровое моделирование Крупногабаритные детали Бандаж Измерение формы Механическая обработка АННОТАЦИЯ Введение. Разработка способа контроля параметров точности крупногабаритных тел вращения представляет собой актуальную задачу, которая решается специалистами из различных отраслей. Возникновение погрешностей формы связано не только с большими габаритами и массами, но и условиями базирования самих агрегатов, при которых положение оси вращения непостоянно. Показано применение методики для коррекции механической обработки на основе измерения параметров формы поверхности непосредственно в процессе обработки. Цель работы: совершенствование мобильных технологий обработки с использованием специальных измерительных устройств и обрабатывающих модулей. Для этого решены задачи разработки и анализа математических моделей, описывающих процесс базирования и механической обработки бандажа как цилиндрического объекта с нестационарной осью вращения. Предлагаемая методика исследована, разработаны схемы контроля и реализовано оборудование для мобильной механической обработки. Методами исследования являются анализ разработанных математических моделей с позиции назначения эффективных технологических режимов, имитационное моделирование обработки, программно-аппаратная реализация предложенных решений, статистическая обработка результатов измерений. Результаты и обсуждение. Алгоритм и методика протестированы с помощью имитационной трехмерной модели. Представленная методика измерений и расчета припуска для восстановительной обработки позволяет сократить время обработки по сравнению с технологией с активным контролем формы и по сравнению с традиционной методикой назначения припуска для обработки. Измерение и корректировка припуска на основе данных измерения производятся не после каждого измерения, а только в случае перехода к чистовым переходам или для контроля процесса выполнения. Определено, что при обеспечении единой технологической базы на каждый отдельный технологический переход в рамках мобильной технологии механической обработки поверхности катания бандажей технологических барабанов повышается точность и скорость обработки. Разработана оригинальная конструкция устройства для контроля параметров, изготовлена экспериментальная установка и лабораторная модель бандажа. Для цитирования: Технология механической обработки, цифровое моделирование и реализация устройства для контроля формы крупногабаритных деталей / С.П. Тимофеев, А.В. Гринек, А.В. Хуртасенко, И.П. Бойчук // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2022. – Т. 24, № 2. – С. 6–24. – DOI: 10.17212/1994-6309-2022-24.2-6-24. ______ *Адрес для переписки Гринек Анна Владимировна, к.т.н., доцент Государственный морской университет им. адмирала Ф.Ф. Ушакова, пр. Ленина, 93, 353918, г. Новороссийск, Россия Тел.: +7-960-637-38-82, e-mail:grinyokann@gmail.com Введение В ряде отраслей промышленности применяются крупногабаритные трубчатые, барабанные вращающиеся агрегаты длиной от нескольких десятков до нескольких сотен метров [1, 2]. Их характерной особенностью является единый принцип работы, заключающийся в безостановочном перемещении больших масс материала с параллельной его обработкой: нагревом, измельчением, промывкой [3, 4]. Разработка способа контроля параметров точности крупногабаритных тел вращения представляет собой актуальную задачу, которая решается специалистами различных отраслей [5]. Возникновение погрешностей формы связано не только с большими габаритами и массами, но и условиями базирова-
OBRABOTKAMETALLOV Vol. 24 No. 2 2022 7 TECHNOLOGY ния самих агрегатов, при которых положение оси вращения непостоянно. Данный фактор также обусловливает специфику выполнения работ по обеспечению точности формы данных поверхностей путем механической обработки во время технологического вращения агрегата [6, 7]. Актуальной задачей является разработка технологии обеспечения точности формы поверхности катания бандажей, для которой возможен расчет режимов и прогнозирование результата обработки. Важным является применение для данной технологии активных методов управления процессом обработки на основе измерения параметров точности поверхности непосредственно в процессе обработки. При этом наиболее актуальными являются вопросы моделирования и расчета режимов процесса обработки на основе данных, полученных после измерения [8]. Внедрение технологии механической обработки роликов и бандажей цементных печей и элементов любых крупногабаритных конструкций требует разработки и изготовления специальных средств оснащения, а именно измерительного устройства и обрабатывающего модуля [9]. Максимально полная информация о сложной технической системе, полученная на основании математического моделирования и измерения, является базой для проектирования автоматизированных и регулируемых технологических процессов [10–12]. Решения в области измерения цилиндрических деталей и вычисления погрешности формы [13–16] в условиях неопределенности базирования, сложных эксплуатационных условиях основаны на статистических и детерминированных математических моделях, описывающих цилиндрические тела в статике и динамике. Существуют математические модели, описывающие поведение элементов цементной печи (бандажа, опорных роликов) и подобных агрегатов и механизмов на основании различных подходов и допущений [17–19]. Существуют бесконтактные системы измерения [20–22], позволяющие повысить точность измерений в условиях вибраций и запыленности цементного производства, использующие лазерные методы исследования. Кроме того, есть потребность в разработке соответствующего программного обеспечения для данных устройств. Очевидно, что для этого требуются значительные временные и финансовые затраты. Поэтому для первоначального анализа эффективности и применимости предложенной технологии должна быть произведена её апробация с использованием виртуального моделирования или цифрового двойника процесса механической обработки бандажа. Цель данной работы – совершенствование мобильных технологий обработки с использованием специальных измерительных устройств и обрабатывающих модулей. Это позволит существенно увеличить межремонтный цикл эксплуатации и сократить затрачиваемое время на проведение механической обработки крупногабаритных деталей – тел вращения. Задачи исследования – разработка и анализ математических моделей, описывающих процесс базирования и механической обработки бандажа как цилиндрического объекта с нестационарной осью вращения, исследование предлагаемой методики, разработка схем контроля и реализация оборудования для мобильной механической обработки. Методика исследований В ходе выполнения работы реализован полный цикл действий с использованием оригинального способа контроля: от определения параметров точности формы до моделирования процесса обработки по рассчитанному маршруту. Бандаж – крупногабаритное цилиндрическое тело с нестационарной осью вращения. В процессе технической эксплуатации он базируется на опорных роликах, при этом у агрегата отсутствует ось вращения. Как правило, ролики устанавливаются под углом 60° относительно оси печи. В зависимости от протяженности и массы такого технологического барабана количество опор может варьироваться от 2 до 8–10 штук. Во время ремонтной механической обработки или контроля формы (без демонтажа агрегата) схема базирования не изменяется, при этом обрабатывающий модуль с инструментом устанавливается на обрабатываемой поверхности, и реализуется бесцентровая схема обработки. Проведение механической обработки опорных элементов вращающихся цементных печей по одной из существующих технологий назначает-
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 24 № 2 2022 8 ТЕХНОЛОГИЯ ся после выявления превышающей нормативные величины погрешности формы данных деталей. Для виртуальной модели были взяты параметры формы поверхности катания бандажей эксплуатируемых печных агрегатов. Это позволило провести сравнительный анализ используемых технологий механической обработки. Непосредственно принятая для модели поверхность катания (рис. 1) имеет номинальный диаметр 6,1 м, ширину 1 м с величиной полного радиального биения около 12 мм и бочкообразным профилем продольного сечения. Построение виртуальной модели бандажа и устройств было выполнено в системе автоматизированного проектирования Siemens NX. Расчет технологического припуска механической обработки требует данных о параметрах точности формы всей обрабатываемой поверхности. Представленная ниже методика измерения с трехмерной цифровой реконструкцией и реализованное измерительное устройство обеспечивают точность формы бандажей технологических барабанов непосредственно в процессе технологического вращения агрегатов. Рис. 1. Виртуальная модель бандажа и установленные для проведения обработки виртуальные модели измерительного устройства и обрабатывающего модуля: 1 – модель бандажа; 2 – измерительное устройство; 3 – обрабатывающий модуль Fig. 1. Virtual model of the riding ring and the virtual models of the measuring device and the processing module installed for processing: 1 – model of the riding ring; 2 – measuring device; 3 – processing module При разработке маршрута механической обработки исследовалась возможность исправления точности формы поверхности до нормативных величин согласно отраслевым стандартам – величина отклонения реального профиля всей поверхности от вписанного в нее цилиндра íîðì 3, 05 TFZ мм, с использованием ленточноабразивного способа и минимизацией припуска на обработку (удаления припуска до размеров вписанного цилиндра). Математические модели для технологии механической обработки и моделирование механической обработки Расчет траектории движения независимого опорного устройства копирования (далее НОУК) Алгоритм расчета положения НОУК при перемещении его по контуру базового сечения выглядит следующим образом (рис. 2):
OBRABOTKAMETALLOV Vol. 24 No. 2 2022 9 TECHNOLOGY Рис. 2. Принципиальная схема расчета положения обрабатывающего модуля (А – линия, соответствующая оси перемещения кромки режущего инструмента) Fig. 2. Schematic diagram of the calculation of the processing module position (A – line corresponding to the axis of movement of the cutting tool edge) – ось первого опорного ролика НОУК (точка Pðî1) совмещается с nýê-й точкой полученной ранее эквидистанты; – рассчитывается положение второго опорного ролика НОУК (точка Ððî2) на эквидистанте; – рассчитывается угол поворота локальной системы координат НОУК LCSНОУК относительно BCSgeneral; – определяется уравнение прямой, проходящей через точку вершины режущего инструмента параллельно плоскости его перемещения; – алгоритм повторяется для всех точек эквидистанты. Для нахождения угла поворота локальной системы координат НОУК (LCSНОУК, рис. 2) в BCSgeneral необходимо определить положение точки Ððî2 для каждого положения. Формулы расчета угла поворота LCSНОУК относительно BCSgeneral для m-го положения НОУК с известными координатами точек Pðî1 и Ððî2: po2 _ po1 _ po2 _ po1 _ po2 _ po1 _ arctg ïðè 0; P m P m m P m P m P m P m y y x x x x (1) po2 _ po1 _ po2 _ po1 _ 0 0 è 0; m P m P m P m P m x x y y ïðè (2) po2 _ po1 _ po2 _ po1 _ po2 _ po1 _ arctg ïðè 0; P m P m m P m P m P m P m y y x x x x (3) po2 _ po1 _ po2 _ po1 _ ïðè 0 è 0; m P m P m P m P m x x y y (4) po2 _ po1 _ po2 _ po1 _ ïðè 0 2 è 0; m P m P m P m P m x x y y (5) po2 _ po1 _ po2 _ po1 _ ïðè 0 2 è 0, m P m P m P m P m x x y y (6) где po1 _ P m x и po1 _ P m y – координаты точки po1 P в BCS general для m-го положения НОУК; po2 _ P m x и po2 _ P m y – координаты точки po2 P в BCS general для m-го положения НОУК. При известных координатах точки оси опорного ролика po1 P , конструктивных параметрах НОУК и угле m , соответствующего повороту LCSНОУК относительно BCS general, геометрические координаты крайней точки режущей части инструмента cut P (далее точка резания) в BCS general находятся по формуле _ po1 _ _ po1 _ Pcut m P m Pcut m P m x x y y max cos( ) sin( ) , sin( ) cos( ) m m m m N h (7) где _ Pcut m x и _ Pcut m y – координаты точки cut P в BCS general для m-го положения НОУК.
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 24 № 2 2022 10 ТЕХНОЛОГИЯ Тогда расчет уравнения прямой, проходящей через известную точку cut P по оси перемещения режущего инструмента в текущем положении НОУК (линия А, рис. 2), осуществляется по формуле _ _ ( ) Pcut m Pcut m y k x x y , (8) где k – коэффициент угла наклона прямой, определяемый по формуле tg . 2 m k (9) Для случая, когда 2 2 m , уравнение прямой соответствует формуле _ . Pcut m x x (10) Расчет траектории движения НОУК Исправление точности форм поверхности с одновременным обеспечением условий снятия максимального припуска и отсутствия зарезания поверхности до вписанного кругового цилиндра на каждом переходе осуществляется за счет расчета предельной величины вылета режущего инструмента на переход p _ max I h (где I – порядковый номер перехода). Определение величины p _ max I h производится на основе расчета траектории перемещения НОУК по контуру базового сечения поверхности и данных о параметрах вписанного цилиндра (рис. 3). Алгоритм расчета p _ max I h представляет собой следующую последовательность. 1. Вычисляется точка пересечения прямой, соответствующей оси перемещения режущего Рис. 3. Принципиальная схема к расчету p _ max I h на переход: 1 – обрабатывающий модуль; 2 – контур базового сечения; 3 – контур вписанного кругового цилиндра; 4 – контур поверхности до механической обработки на текущем переходе; 5 – контур поверхности после механической обработки для текущего перехода; 6 – эквидистанта к контуру базового сечения; k-k – участок поверхности, соответствующий технологической базе Fig. 3.Schematic diagram for the calculation p _ max I h of the transition: 1 – processing module; 2 – contour of the base section; 3 – contour of the inscribed circular cylinder; 4 – contour of the surface before machining at the transition; 5 – contour surface after machining for a wide transition; 6 – equidistant to the contour of the technological section; k-k – surface area suitable for this base
OBRABOTKAMETALLOV Vol. 24 No. 2 2022 11 TECHNOLOGY инструмента в текущем положении НОУК (уравнение (8)), с контуром сечения вписанного кругового цилиндра _ C cut m P . 2. Вычисляется расстояние от точки _ C cut m P до нулевой точки _ 0cut m P НОУК точка, в которой принят вылет режущего инструмента p 0 I h . Расчет производится по формуле p _ I m h 2 _ 0 _ 2 _ 0 _ ( ) ( ) , Pcut m P m Pcut m P m x x y y (11) где _ Pcut m x и _ Pcut m y – координаты точки _ 0cut m P в BCS general для m-го положения НОУК, определяемые по формуле 0 _ po1 _ 0 _ po1 _ P cut m P m P cut m P m x x y y cos( ) sin( ) . sin( ) cos( ) 0 m m m m N (12) 3. Из полученных расстояний выбирается минимальное по величине значение и назначается как p _ max I h . 4. Производится расчет точек k cut P для всех положений НОУК при величине вылета режущего инструмента, равной p _ max I h . По полученным точкам k cut P строится В-сплайн, определяющий максимально достижимую форму контура сечения поверхности после механической обработки на данном переходе (линия 5, рис. 4). Расчетная величина p _ max I h определяет максимальный снимаемый припуск на I-м переходе, обеспечивающий механическую обработку поверхности до размеров вписанного кругового цилиндра (без зарезаний). Расчет максимальной глубины врезания Из принятой схемы обработки и стратегии назначения рабочих ходов следует, что фактическая глубина резания является величиной переменной и зависит от траектории перемещеРис. 4. Принципиальная схема расчета глубины резания в k-м сечении: 1 – обрабатывающий модуль; 2 – контур базового сечения; 3 – контур вписанного кругового цилиндра; 4 – контур поверхности до механической обработки на текущем переходе; 5 – расчетный контур поверхности после механической обработки для текущего перехода; zi – расчетный максимальный припуск на механическую обработку для текущего перехода и положения НОУК Fig. 4. Schematic diagram of calculating the depth of cut in the k-th section: 1 – processing module; 2 – base section contour; 3 – inscribed circular cylinder contour; 4 – surface contour before machining at the current transition; 5 – calculated surface contour after machining for the current transition; zi – is the calculated maximum machining allowance for the current transition and the position of the NOUK ния НОУК по базовому участку поверхности, а также от искажения формы поверхности в обрабатываемом сечении. В связи с этим возможно превышение предельно допустимой глубины резания max per t (per. – permisible), при котором произойдет выход из строя режущего инструмента и/или обрабатывающего модуля. Для предотвращения указанного случая необходим расчет максимально достигаемой глубины резания max k t (рис. 4) в каждом k-м поперечном сечении зоны обработки для текущих параметров предельной величины вылета режущего инструмента p _ max I h на технологический переход. Расчет величины max k t в k-м сечении на основе приведенной ранее модели процесса формообразования (пункт) производится по нижеприведенному алгоритму.
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1