Том 27 № 2 2025 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 в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор). 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 27 № 2 2025 2 СОДЕРЖАНИЕ СОДЕРЖАНИЕ ТЕХНОЛОГИЯ Сундуков С.К., Нигметзянов Р.И., Приходько В.М., Фатюхин Д.С., Кольдюшов В.К. Сравнение методов ультразвуковой обработки поверхностей, полученных послойным синтезом, на примере сплава Ti6Al4V............. 6 Кейт Н., Кулкарни А.П., Дама Й.Б. Сравнительная оценка трения и износа альтернативных материалов, используемых для производства фрикционных композиционных материалов тормозных систем................................ 29 Наумов С.В., Панов Д.О., Соколовский В.С., Черниченко Р.С., Салищев Г.А., Белинин Д.С., Лукьянов В.В. Влияние режимов аргонодуговой сварки на структуру и свойства сварных соединений из сплава ВТИ-4 (Ti2AlNb).............................................................................................................................................................................. 43 Джатти В.С., Сингараджан В., Сайятибрагим А., Джатти В.С., Кришнан М.Р., Джатти С.В. Улучшение характеристик электроэрозионной обработки сплавов NiTi, NiCu и BeCu с использованием многокритериального подхода на основе функции полезности........................................................................................................................... 57 Стельмаков В.А., Гимадеев М.Р., Никитенко А.В. Обеспечение точности формы отверстий, полученных при чистовой обработке методом растачивания............................................................................................................... 89 ОБОРУДОВАНИЕ. ИНСТРУМЕНТЫ Патил Н., Агарвал С., Кулкарни А.П., Сараф А., Ране М., Дама Й.Б. Экспериментальное исследование наноСОЖ на основе оксида графена при сверлении композиционного алюмоматричного материала, армированного частицами SiC, в условиях минимального количества смазочно-охлаждающей жидкости........................................ 103 Гимадеев М.Р., Стельмаков В.А., Никитенко А.В., Улисков М.В. Прогнозирование шероховатости поверхности при фрезеровании сфероцилиндрическим инструментом с использованием искусственной нейронной сети....................................................................................................................................................................................... 126 Осипович К.С., Сидоров Е.А., Чумаевский А.В., Никонов С.Н., Колубаев Е.А. Условия изготовления биметаллических образцов на основе железных и медных сплавов методом проволочного электронно-лучевого аддитивного производства.................................................................................................................................................. 142 Бабаев А.С., Савченко Н.Л., Козлов В.Н., Семёнов А.Р., Григорьев М.В. Работоспособность композиционной керамики Y-TZP-Al2O3 при сухом высокоскоростном точении термически упрочнённой стали марки 40Х........... 159 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Соколов Р.А., Муратов К.Р., Мамадалиев Р.А. Морфологические изменения поверхности деформированной конструкционной стали в коррозионно-активной среде............................................................................................ 174 Черниченко Р.С., Панов Д.О., Наумов С.В., Кудрявцев Е.А., Салищев Г.А., Перцев А.С. Влияние гетерогенной структуры, сформированной деформационно-термической обработкой, на механическое поведение аустенитной нержавеющей стали...................................................................................................................................... 189 Панов Д.О., Черниченко Р.С., Наумов С.В., Кудрявцев Е.А., Салищев Г.А., Перцев А.С. Влияние холодной радиальной ковки на структуру, текстуру и механические свойства легкой аустенитной стали................................ 206 Дешпанде А., Кулкарни А.П., Анерао П., Дешпанде Л., Соматкар А. Комплексное численное и экспериментальное исследование трибологических характеристик композиционного материала на основе ПТФЭ.................. 219 Воронцов А.В., Панфилов А.О., Николаева А.В., Черемнов А.В., Княжев Е.О. Влияние ударной обработки на структуру и свойства никелевого сплава ЖС6У, полученного литьем и электронно-лучевым аддитивным производством............................................................................................................................................................................... 238 Мисоченко А.А. Мартенситные превращения в сплавах на основе TiNi в процессе прокатки с импульсным током..................................................................................................................................................................................... 255 МАТЕРИАЛЫ РЕДАКЦИИ 270 МАТЕРИАЛЫ СОУЧЕРЕДИТЕЛЕЙ 279 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 03.06.2025. Выход в свет 16.06.2025. Формат 60×84 1/8. Бумага офсетная. Усл. печ.л. 35,0. Уч.-изд. л. 65,1. Изд. № 77. Заказ 150. Тираж 300 экз. Отпечатано в типографии Новосибирского государственного технического университета 630073, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20
Vol. 27 No. 2 2025 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. 27 No. 2 2025 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. 27 No. 2 2025 5 CONTENTS OBRABOTKAMETALLOV TECHNOLOGY Sundukov S.K., Nigmetzyanov R.I., Prikhodko V.M., Fatyukhin D.S., Koldyushov V.K. Comparison of ultrasonic surface treatment methods applied to additively manufactured Ti-6Al-4V alloy................................................................ 6 Kate N., Kulkarni A.P., Dama Y.B. A comparative evaluation of friction and wear in alternative materials for brake friction composites............................................................................................................................................................... 29 Naumov S.V., Panov D.O., Sokolovsky V.S., Chernichenko R.S., Salishchev G.A., Belinin D.S., Lukianov V.V. Microstructure and mechanical properties of Ti2AlNb-based alloy weld joints as a function of gas tungsten arc welding parameters............................................................................................................................................................................. 43 Jatti V.S., Singarajan V., SaiyathibrahimA., Jatti V.S., KrishnanM.R., Jatti S.V. Enhancement of EDM performance for NiTi, NiCu, and BeCu alloys using a multi-criteria approach based on utility function................................................ 57 Stelmakov V.A., Gimadeev M.R., Nikitenko A.V. Ensuring hole shape accuracy in fi nish machining using boring...... 89 EQUIPMENT. INSTRUMENTS Patil N., Agarwal S., Kulkarni A.P., Saraf A., Rane M., Dama Y.B. Experimental investigation of graphene oxide-based nano cutting fl uid in drilling of aluminum matrix composite reinforced with SiC particles under nano-MQL conditions............................................................................................................................................................................. 103 Gimadeev M.R., Stelmakov V.A., Nikitenko A.V., Uliskov M.V. Prediction of surface roughness in milling with a ball end tool using an artifi cial neural network................................................................................................................. 126 Osipovich K.O., Sidorov E.A., Chumaevskii A.V., Nikonov S.N., Kolubaev E.A. Manufacturing conditions of bimetallic samples based on iron and copper alloys by wire-feed electron beam additive manufacturing......................... 142 Babaev A.S., Savchenko N.L., Kozlov V.N., Semenov A.R., Grigoriev M.V. Performance of Y-TZP-Al2O3 composite ceramics in dry high-speed turning of thermally hardened steel 0.4 C-Cr (AISI 5135)...................................................... 159 MATERIAL SCIENCE Sokolov R.A., Muratov K.R., Mamadaliev R.A. Morphological changes of deformed structural steel surface in corrosive environment......................................................................................................................................................... 174 Chernichenko R.S., Panov D.O., Naumov S.V., Kudryavtsev E.A., Salishchev G.A., Pertsev A.S. Eff ect of heterogeneous structure on mechanical behavior of austenitic stainless steel subjected to novel thermomechanical processing............................................................................................................................................................................. 189 Panov D.O., Chernichenko R.S., Naumov S.V., Kudryavtsev E.A., Salishchev G.A., Pertsev A.S. Eff ect of cold radial forging on structure, texture and mechanical properties of lightweight austenitic steel................................................ 206 Deshpande A., Kulkarni A.P., Anerao P., Deshpande L., Somatkar A. Integrated numerical and experimental investigation of tribological performance of PTFE based composite material.................................................................... 219 Vorontsov A.V., Panfi lov A.O., Nikolaeva A.V., Cheremnov A.V., Knyazhev E.O. Eff ect of impact processing on the structure and properties of nickel alloy ZhS6U produced by casting and electron beam additive manufacturing........ 238 Misochenko A.A. Martensitic transformations in TiNi-based alloys during rolling with pulsed current........................... 255 EDITORIALMATERIALS 270 FOUNDERS MATERIALS 279 CONTENTS
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 27 № 2 2025 89 ТЕХНОЛОГИЯ Обеспечение точности формы отверстий, полученных при чистовой обработке методом растачивания Вадим Стельмаков a, *, Михаил Гимадеев b, Александр Никитенко c Тихоокеанский государственный университет, ул. Тихоокеанская, 136, г. Хабаровск, 680035, Россия a https://orcid.org/0000-0003-2763-1956, 009062@togudv.ru; b https://orcid.org/0000-0001-6685-519X, 009063@togudv.ru; c https://orcid.org/0000-0003-4729-5558, 005392@togudv.ru Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2025 Том 27 № 2 с. 89–102 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2025-27.2-89-102 Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты) Сайт журнала: http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov Введение Обработка отверстий представляет собой одну из наиболее трудоемких операций при производстве деталей механизмов на обрабатывающих центрах с числовым программным управлением (ЧПУ). Высокая трудоемкость ИНФОРМАЦИЯ О СТАТЬЕ УДК 621.91:681.5 История статьи: Поступила: 02 февраля 2025 Рецензирование: 25 февраля 2025 Принята к печати: 27 марта 2025 Доступно онлайн: 15 июня 2025 Ключевые слова: Точность формы Радиальное смещение Площадь срезаемого слоя Растачивание отверстий Чист овая обработка Финансирование Работа выполнена при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (проект № FEME–2024–0010). АННОТАЦИЯ Введение. В современном производстве обработка отверстий является одной из трудоемких операций. Существует широкая номенклатура корпусных деталей, в которых присутствуют высокоточные отверстия. К их параметрам точности, таким как размер, форма и расположение оси, предъявляются высокие требования. Это обусловливает трудоемкость обработки отверстий, поскольку достижение данных точностных показателей требует широкой номенклатуры инструментов и многооперационной обработки. На настоящий момент имеется множество методов обработки отверстий, и одним из ключевых в достижении высоких показателей точности является метод растачивания. Несмотря на большое количество преимуществ этого метода, в части достижения показателя точности диаметрального размера отверстия достаточно мало исследовано отклонение формы получаемых отверстий. Предмет. В статье анализируются основные технологические параметры процесса растачивания отверстий, а также устанавливаются их взаимосвязи с показателями формы отверстий, такими как отклонение от круглости и цилиндричности. Настоящее исследование включает в себя разработку подхода к прогнозированию величины погрешности с учетом кинематики и динамики процесса механической обработки. Цель работы: прогнозирование радиального смещения оси инструмента и разработка методов обеспечения точности формы отверстий, полученных при чистовой обработке методом растачивания. Основные решаемые задачи заключаются в установлении зависимостей между технологическими параметрами обработки и значениями отклонений от круглости и цилиндричности, а также в определении величины радиального смещения инструмента для возможности прогнозирования величины погрешности. Метод и методология. Рассматриваются методы измерения параметров отклонений от круглости и цилиндричности, приводятся их достоинства и недостатки. Особое внимание уделено определению влияния основных факторов при механической обработке методом гармонического анализа, что позволяет судить о качестве и правильности проведенных измерений. Приведено используемое аппаратурное обеспечение экспериментальных исследований с выбранными материалами и режимами обработки. Результаты и их обсуждение. В данной работе рассмотрены основные факторы, которые влияют на точность формы отверстий, получаемых методом растачивания. Применение разработанных алгоритмов и моделей дает технологу возможность подбирать технологические параметры обработки отверстия в зависимости от заданной служебным назначением точности, обеспечивая при этом требуемую точность формы. Для цитирования: Стельмаков В.А., Гимадеев М.Р., Никитенко А.В. Обеспечение точности формы отверстий, полученных при чистовой обработке методом растачивания // Обработка металлов (технология, оборудова ние, инструменты). – 2025. – Т. 27, № 2. – С. 89–102. – DOI: 10.17212/1994-6309-2025-27.2-89-102. ______ *Адрес для переписки Стельмаков Вадим Александрович, к.т.н., доцент Тихоокеанский государственный университет, ул. Тихоокеанская, 136, 680035, г. Хабаровск, Россия Тел.: +7 962 221-74-60, e-mail: 009062@togudv.ru в данном случае складывается не из-за количества отверстий, а из-за предъявляемых требований к показателям точности их изготовления. Эта особенность связана с их функциональным назначением, так как отверстия наиболее часто используются в качестве основных поверхностей, предназначенных для установки валов, осей, подшипников и т. п. В целом параметры точности отверстий включают в себя точность диаметрального размера, точность формы и расположения оси. Точ-
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 27 № 2 2025 90 ТЕХНОЛОГИЯ ность геометрической формы относится к макроотклонениям и при обработке отверстий обычно регламентируется отклонениями от круглости и цилиндричности. В практике наиболее часто допуски формы на отверстия назначают исходя из допуска на размер в соотношении 0,25…0,5 IT. Наиболее часто для обработки высокоточных отверстий на чистовых операциях используются такие методы обработки, как развертывание и растачивание. Операция растачивания широко применяется в современном машиностроении. Расточные инструменты бывают многолезвийные и однолезвийные. Многолезвийные инструменты используются чаще всего для черновой обработки отверстий, а однолезвийные расточные инструменты нашли свое применение в операциях чистового и тонкого растачивания. Расточные инструменты относятся к инструментам, настраиваемым на выполняемый размер, это является их главным преимуществом. Однако на практике отмечается высокая трудоемкость операции растачивания, связанная с настройкой на исполнительный размер [1–4]. Приходится применять многопроходную обработку с предварительной настройкой резца, последующим измерением и повторным проходом. Это обстоятельство сведено к минимуму за счет автоматизированных систем настройки расточной головки на размер обработки в рамк ах обрабатывающего центра с использованием измерительных систем. Метод растачивания позволяет достигать высоких параметров точности по диаметральному размеру, а также по расположению оси [1, 5] в сравнении с инструментами типа разверток, зенкеров, а также и отверстий, полученных методом фрезерования [6]. Это связано напрямую с возникающими в процессе обработки силами резания, которые при методе чистового растачивания значительно меньше. Однако в работе [5] отмечается наличие упругих деформаций (радиальное смещение расточного резца) и важность этого фактора при растачивании глубоких отверстий. В работе предлагается использовать полуаналитический динамический метод для определения величины упругих деформаций расточного резца. В работах [7–9] исследуются различные подходы к динамическим системам, описывающие упругие деформации расточных инструментов в процессе обработки. В работе [1] для устранения упругих деформаций расточного инструмента в процессе механической обработки также исследовался вопрос, связанный с применением встроенных тензодатчиков в расточном резце. Датчики, согласно исследованию, производят измерение изгиба расточного резца в реальном времени. Данные о деформации передавались в систему ЧПУ станка через программируемый логический контроллер. На их основе система автоматически компенсировала изгиб путем добавления корректирующего смещения по координатным осям станка. Авторами работы также отмечается, что разработанная система позволяет значительно снизить погрешность диаметрального размера отверстия, особенно при малых глубинах резания. Некоторыми авторами [10] рассматривается система онлайн-мониторинга [11] операции растачивания. Авторами предложена методика для эффективного онлайн-мониторинга состояния инструментов, которая включает в себя использование адаптивных нейро-нечетких систем (ANFIS) для измерения степени износа и искусственных нейронных сетей (BPN) для классификации состояния инструментов. Это позволяет своевременно останавливать процесс растачивания при достижении порогового значения износа, что способствует обеспечению точности обработки и предотвращению брака. Работа искусственных нейронных сетей и нейро-нечетких систем основана на регистрации сигналов о величинах сил резания (тангенциальной, продольной и радиальной), получаемых с пьезоэлектрических динамометров. Некоторыми научными коллективами ведется работа по разработке и оптимизации конструкций расточных инструментов. Так, авторами [12] предложено новое устройство ультразвуковой эллиптической вибрационной расточки (Ultrasonic elliptical vibration boring). Результаты исследований показали, что это устройство эффективно снижает вибрации в процессе обработки и способствует улучшению качества обрабатываемой поверхности. Авторами [13] исследуется вибрационная устойчивость процесса растачивания с применением динамических виброгасителей (DVA). Результаты исследования показали, что использование динамических виброгасителей с оптимальными параметрами демпфирования
OBRABOTKAMETALLOV Vol. 27 No. 2 2025 91 TECHNOLOGY и жесткости значительно снижает амплитуду вибраций расточного резца. Основным параметром достигнутой точности в рассмотренных работах являлся диаметральных размер получаемых отверстий. В этих работах также затрагивались вопросы обеспечения точности формы (отклонения от круглости и цилиндричности). На сегодняшний день измерение отклонений формы отверстий производится в соответствии с международными стандартами ISO 12181-1:2011 и ISO 4291:1985, регламентирующими следующие основные методы оценки [14, 15]: Least Squares Circle (LSC) – метод наименьших квадратов; Minimum Circumscribed Circle (MCC) – метод наименьшей описанной окружности; Maximum Inscribed Circle (MIC) – метод наибольшей описанной окружности; Minimum Zone Circle (MZC) – метод наименьшего зазора. Авторами [18] описаны математические модели для каждого из методов, а также проведены эксперименты с целью определения эффективности оценки каждого из методов. По результатам работы авторами также предложен усовершенствованный алгоритм оценки, позволяющий снизить ошибку измерений при использовании метода (MZC). В работе [19] описывается разработка нового метода оценки отклонения от круглости, основанного на улучшенном алгоритме «летучей мыши» (Bat Algorithm, BA). Предложенный метод базируется на методе наименьшего зазора, он преобразует задачу оценки отклонения от круглости в задачу оптимизации, в рамках которой требуется найти оптимальный центр окружности. Авторы работы отмечают высокую точность и эффективность разработанного метода в оценке отклонения от круглости в сравнении с традиционными методами. В работе [20] исследуется применение морфологических фильтров для функциональной оценки профиля детали и производится их сравнение с уже известными 2RC-фильтром и фильтром Гаусса. Авторы работы предлагают использовать методы математической морфологии, основанные на теории альфа-форм, в комбинации с фильтром Гаусса с точки зрения определения трибологических характеристик поверхностей детали. Рассмотренные исследования направлены на повышение точности и оптимизацию процесса измерений, что немаловажно для достижения выс оких функциональных характеристик изготавливаемых деталей. Исходя из анализа современных исследований можно сделать вывод о том, что большинство работ направлено на изучение вопроса обе спечения точности диаметрального размера при методе растачивания, однако немаловажно и рассмотрение вопроса обеспечения точности формы. Таким образом, целью настоящей работы является прогнозирование радиального смещения оси инструмента и разработка методов обеспечения точности формы отверстий, полученных при чистовой обработке методом растачивания. В настоящей работе ставятся следующие задачи. 1. Определить взаимосвязь между величинами отклонений от круглости и цилиндричности обрабатываемых отверстий и технологическими параметрами механообработки. 2. Определить величину радиального смещения расточного инструмента за счет разработки математической модели с возможностью прогнозирования величины погрешности полученных отверстий. 3. Разработать методику назначения переходов, учитывающую отклонение оси отверстий на черновых этапах и радиальные смещения чистового инструмента с учетом влияния величины и неравномерности припуска. Методика исследований Исследования проводились на фрезерных обрабатывающих центрах фирмы DMG MORI с системой ЧПУ Heidenhain TNC 620 (Германия) – трехкоординатном DMC 635V ecoline и пятикоординатном DMU 50 ecoline. Точность позиционирования по осям x, y, z исполнительных органов обрабатывающих центров составляет 8 мкм, максимальная частота вращения шпинделя – 8000 мин–1, м аксимальная скорость приводов – 24 м/мин. Контроль и измерение режущего инструмента производились при помощи контактного датчика с оптическим сенсором модели TT140 компании Heidenhain. Для измерения диаме-
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 27 № 2 2025 92 ТЕХНОЛОГИЯ тральных размеров и координат положения центра обработанных отверстий в трех различных сечениях использовался измерительный щуп модели TS 640 фирмы Heidenhain. Измерения параметров отклонений от круглости и цилиндричности обрабатываемых отверстий производилось на установке Roundcom41C. В данной работе для оценки отклонений от круглости был выбран метод наибольшей вписанной окружности (MIC) [18]. Основные факторы, влияющие на формирование отклонений от круглости, определялись с помощью гармонического анализа [16, 17]. На рис. 1 представлены спектрограммы коэффициентов разложения, полученные при измерении детали на кругломере. Обрабатываемыми материалами в рамках данной работы выбраны алюминиевый сплав Д16Т, который широко используется в авиа- и автомобилестроении за счет своих физико-механических свойств, и конструкционная сталь 40Х с широкой областью применения в машиностроении. Предварительная обработка отверстий осуществлялась методом сверления, сверлом фирмы Sandvik Coromant (DIN1899) R840-1400-30-A1A 1220. Достижение точности диаметрального размера соответствует восьмому квалитету. Обработка заготовок из алюминиевого сплава производилась при следующих режимах: подача на оборот Fu = 0,05, 0,075, 0,1 мм/об, частота вращения n = 800 мин–1. Обработка заготовок из стали осуществлялась при следующих режимах: подача на оборот Fu = 0,05, 0,075, 0,1 мм/об, частота вращения n = 100 мин–1. Глубина обработки составила b = 20 мм, вылет инструмента – 179,691 мм, вылет расточного резца из расточной оправки – 70 мм, диаметр обрабатываемых отверстий был выбран в диапазоне 14…17 мм. Для механической обработки использовались расточная оправка С5-391.37А-16 070 А и твердосплавной расточной резец R429U-E1611066TC06 фирмы Sandvik Coromant. Результаты и их обсуждение Обработка заготовок производилась на двух обрабатывающих центрах, имеющих разную компоновку исполнительных органов. Режимы резания были выбраны исходя из требований к качеству и точности обрабатываемых поверхностей, а также с учетом рекомендаций производителя инструмента. Однако в процессе механообработки заготовок из конструкционной стали подбор режимов резания был итерационный. a б Рис. 1. Спектрограммы коэффициентов разложения: а – в масштабе всех зафиксированных гармоник; б – в диапазоне от 0 до 10-й гармоники Fig. 1. Spectrograms of the decomposition coeffi cients in: a – the scale of all recorded harmonics; б – the range from 0 to 10 harmonics
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1