05.03.01 "Процеси механічної обробки, верстати та інструменти"
Постійне посилання колекціїhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/25601
Переглянути
4 результатів
Результати пошуку
Документ Удосконалення процесу алмазного шліфування кругами на керамічній зв'язці за рахунок забезпечення їх самозаточування(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Федоренко, Дмитро ОлеговичДисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.03.01 – "Процеси механічної обробки, верстати та інструменти" (13 – механічна інженерія). – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2021. Дисертаційне дослідження присвячене вирішенню актуальної науково-прикладної задачі розробки теоретичних і технологічних принципів забезпечення умов самозаточування алмазних кругів на керамічних зв’язках. Метою роботи є підвищення ефективності алмазного шліфування за рахунок реалізації раціонального самозаточування кругів на керамічних зв’язках шляхом науково обґрунтованого визначення їх характеристик на етапі проектування, виготовлення та експлуатації інструменту. Об’єкт дослідження – процеси формування алмазно-абразивного інструменту на керамічних зв’язках та шліфування в режимі самозаточування. Предмет дослідження – визначення раціональних характеристик і технологічних параметрів виготовлення алмазних кругів, а також режимів шліфування, що забезпечують їх раціональне самозаточування. У вступі обґрунтовано актуальність роботи, визначено її мету та завдання, об'єкт, предмет і методи дослідження, розкрито наукову новизну і практичну значимість, надано дані про апробацію результатів, наукові публікації і структуру роботи. Перший розділ присвячено комплексному аналізу науково-технічної інформації щодо перспективних напрямків розвитку сучасного виробництва ААІ, основних факторів, що визначають процеси руйнування алмазних кругів, а також шляхи підвищення їх стійкості. Розглянуті теоретичні та технологічні передумови самозаточування алмазних кругів, зауважено, що натепер не існує єдиного погляду на природу самозаточування, що ускладнює розробку оперативних методів впливу на робочу поверхню алмазного круга. Показана перспективність використання алмазно-абразивного інструменту (ААІ) на керамічних зв’язках, які відрізняються високою якістю обробки, твердістю, стійкістю до високих темпера-тур і хімічних впливів, дозволяють виготовляти інструмент із різним типом структури та за певних умов шліфування демонструють ефект самозаточування. Зазначено, що станом на сьогодні склокерамічні зв'язки для виготовлення ААІ не використовують через високу температуру спікання керамо-матричного абразивного шару інструменту, яка викликає термічну деградацію алмазних зерен. Отже для реалізації потенціалу ААІ на керамічних зв’язках необхідним є науково-обґрунтованій підхід до створення алмазних кругів на легкоплавких зв’язках із комплексом заданих фізико-механічних і теплофізичних властивостей. Проаналізовано сучасні підходи до вивчення процесів виготовлення та експлуатації алмазних кругів. Зроблено висновок, що найбільш дієвим способом вирішення задачі оптимізації характеристик складових алмазоносного шару круга, технологічних параметрів його спікання та шліфування в режимі раціонального самозаточування є моделювання відповідних процесів з використанням методу кінцевих елементів. На підставі аналізу літературних даних сформульовано мету і задачі досліджень та визначено шляхи їх вирішення. У другому розділі представлено характеристику загальної методології досліджень. Викладено вдосконалену методологію моделювання процесу спікання алмазоносного шару ААІ і шліфування в режимі самозаточування, що ґрунтується на кінцево-елементних розрахунках, описано програмні продукти та загальні умови проведення модельних експериментів. Надано характеристику матеріалів для розробки склокерамічних зв'язок і алмазовмісних композитів, а також описані методики експериментальних випробувань. Визначення особливостей процесу шліфування і якості обробленої поверхні проводили за загальноприйнятими методиками та включали вимірювання 3D топографії робочої поверхні круга з використанням методу лазерного сканування. Дослідження процесів фазоутворення, структури та фазового складу матеріалів здійснювали з використанням рентгенофазового, диференційно-термічного та електронно-мікроскопічного методів. При проведенні досліджень залучено прилади та устаткування міжкафедральної лабораторії НТУ "ХПІ", Вісмарської ви- щої школи, Магдебурзького технічного університету, Техаського університету A&M. Третій розділ присвячений теоретичним дослідженням НДС компонентів алмазного круга на стадії виготовлення ААІ. Обговорюються результати мікрорівневого 3D моделювання процесу спікання алмазоносного шару, на підставі яких надано рекомендації щодо раціональних характеристик керамоматричного алмазовмісного композиту. За даним напрямком отримані наступні результати: – удосконалено методологію проектування ААІ на основі комплексного 3D моделювання алмазних кругів, здатних до самозаточування при шліфуванні важко-оброблюваних матеріалів; вперше моделювання процесів спікання алмазоносного шару та шліфування здійснено з урахуванням температурних залежностей основних властивостей структурних компонентів круга, а також пористості зв'язки; – встановлено, що основними причинами, що стримують широке використання алмазних кругів на серійних керамічних зв'язках є невідповідність високої температури їх плавлення (понад 800 ºС) та міцності алмазних зерен, що призводить до передчасного руйнування зерен ще на стадії виготовлення кругів; – виявлено зв'язок стану зерен при спіканні алмазоносного шару та їх здатності до відновлення різальних властивостей при шліфуванні; встановлено, що для раціонального самозаточування зерна мають зберігати цілісність та знаходитись в перед-руйнівному стані, який характеризується наявністю мікротріщин, успадкованих після спікання алмазоносного шару; – встановлено вплив технологічних параметрів процесу і характеристик алмазного круга на цілісність зерен при спіканні, на підставі чого надано практичні рекомендації по вибору алмазних композицій з раціональними властивостями. В четвертому розділі представлено результати кінцево-елементного моделювання процесу шліфування алмазними кругами в режимі самозаточування. Досліджено вплив характеристик алмазоносного шару та властивостей різних важкооброблюваних матеріалів на зміну напружено-деформованого стану в зоні різання. Дослідження в цьому напрямку дали такі результати: – вперше визначені оптимальні поєднання фізико-механічних і тепло-фізичних властивостей керамічної зв’язки залежно від пористості алмазоносного шару, концентрації і зернистості порошків, які забезпечують раціональне самозаточування при шліфуванні важкооброблюваних матеріалів; – визначено вплив характеристик алмазних порошків, їх концентрації, властивостей зв’язки, глибини закладення зерен в зв’язку та розмірів площадок зносу, що утворюються при шліфуванні, на напружено-деформований стан (НДС) системи; – проведено аналіз процесу шліфування у вирішувачі LS-Dyna; визначені об’єми зруйнованих зерен і оброблювального матеріалу в різні періоди шліфування. Пятий розділ містить результати досліджень, спрямованих на розробку легкоплавких склокерамічних зв'язок із заданим комплексом властивостей та керамо-матричних алмазовмісних композитів з раціональними характеристиками. Результати досліджень в даному напрямку дозволили визначити наступне: – розроблено легкоплавку склокерамічну зв’язку, яка забезпечує отримання алмазоносного шару за температури спікання 600–620 ºС та за комплексом властивостей задовольняє визначеним умовам раціонального самозаточування круга. Встановлено, що модифікація базової евтектичної композиції системи Na₂O–B₂O₃–SiO₂ оксидами Li₂O і TiO₂ забезпечує утворення титанатів літію, які підвищують жаростійкість, зносостійкість і водостійкість склокерамічної зв’язки; – показано, що використання пороутворюючої добавки (2,0–2,5 мас. % Li₂CO₃) або структуроутворюючого наповнювача (20–30 мас. % техногенних мікро-сфер), дозволяє збільшити пористість алмазного круга до 25–33% і 45–55% відповідно та підвищити працездатність інструменту за рахунок раціонального самозаточування; – розроблено алгоритм і методологію вибору раціональних характеристик алмазоносного шару, що дозволяє підвищити стійкість інструменту і продуктивність шліфування важкооброблюваних матеріалів. Ефективність запропонованих технологічних рішень підтверджена результатами лабораторно-промислових випробувань в умовах ТОВ "Інстайл" і ТОВ "Компанія ЗБРОЯ", які свідчать про підвищення продуктивності шліфування в 1,7-1,8 разів та зниження собівартості алмазної обробки в 1,5 рази за рахунок скорочення витрат алмазних зерен на 20-40%.Документ Удосконалення процесу алмазного шліфування кругами на керамічній зв'язці за рахунок забезпечення їх самозаточування(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Федоренко, Дмитро ОлеговичДисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.03.01 – процеси механічної обробки, верстати та інструменти (13 – механічна інженерія). – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут". – Харків, 2021. Дисертація присвячена вирішенню проблеми підвищення ефективності шліфування за рахунок управління процесом самозаточування алмазних кругів на керамічних зв’язках шляхом визначення їх раціональних характеристик на етапах виготовлення та експлуатації інструменту. Встановлено, що основною причиною зниження різальної здатності алмазних кругів на серійних керамічних зв’язках є невідповідність високої температури плавлення зв’язки (понад 800 ºС) та міцності алмазних зерен, що призводить до їх термодеструкції. Розроблено методологію та алгоритм вибору раціональної структури алмазноносного шару ААІ на керамічних зв’язках. Визначено оптимальні характеристики алмазних кругів, здатних до раціонального самозаточування при шліфуванні важкооброблюваних матеріалів різних груп. На прикладі алмазних кругів на розробленій легкоплавкій склокерамічний зв’язці експериментально підтверджено ефективність запропонованого підходу.Документ Проектування інструменту для обробки неевольвентних зубчастих передач із заданими коефіцієнтами контактного тиску і перекриття(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Третяк, Тетяна ЄвгенівнаДисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.03.01 – процеси механічної обробки, верстати та інструменти (13 – механічна інженерія). – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2021. Дисертацію присвячено проектуванню зуборізних інструментів, що забезпечують задані параметри тиску та перекриття неевольвентної зубчастої передачі. У роботі проведено огляд літератури, аналіз існуючих зубчастих зачеплень з неевольвентним профілем зубів, їх переваг і недоліків, існуючих способів формоутворення та інструментів для обробки неевольвентних зубчастих коліс. Обґрунтовано актуальність дослідження зубчастих передач зі складним неевольвентним профілем бічних поверхонь зубів і розробки інструментів для їх обробки, після переточувань яких профіль бічних поверхонь зубів оброблюваного зубчастого колеса геометрично не змінюється. Для вирішення задач дисертації використано єдину математичну базу - апарат багатопараметричних відображень простору – уніфіковану структуру відображення для зубчастих зачеплень і компактний набір уніфікованих операторів, параметрів і функціональних зв’язків. Розроблено геометричну модель кінематичної кривої як потенційного профілю бічної поверхні зуба зуборізного інструменту. Розроблено алгоритм геометричного моделювання кінематичної кривої та аналізу її геометричних властивостей, що визначають зачеплення профілів бічних поверхонь зубів – векторів дотичних, бінормалей і нормалей, радіусів кривини в точках кривої, а також лінії центрів кривизни. За допомогою обчислювальних експериментів отримано поле кривих. Запропоновано класифікацію плоских кінематичних кривих та визначено їх область існування. Розроблено математичну модель розрахунку профілю зуба зуборізного інструменту для обробки неевольвентних зубчастих коліс. Як нелінійний профіль бічної поверхні зуба інструментальної рейки розглянуто деяку ділянку однієї з модельованих плоских кінематичних кривих. Також розроблено математичну модель розрахунку профілю огинаючої поверхні зуба зубчастого колеса, оброблюваного за методом обкатки. Запропоновано новий структурний підхід до знаходження формоутворюваної та інструментальної поверхонь як огинаючих, що не вимагає виведення конкретних аналітичних рівнянь. Розроблено алгоритм розрахунку профілю огинаючих поверхонь для обкатних інструментів і оброблюваних зубчастих коліс. Розроблено методику геометричного аналізу процесу формоутворення поверхонь обкатними зуборізними інструментами, що дозволяє аналізувати хід процесу формоутворення поверхні зубчастого колеса, виявляти появу підрізів, а також визначати діапазон зубчастих коліс, який може бути отриманий при використанні конкретного обкатного інструменту. Досліджено послідовне формоутворення западини між зубами зубчастого колеса з модулем m=5 мм і кількістю зубів z=8, 20 і 100 в результаті врізання в тіло заготовки зуба інструментальної рейки з увігнутим, опуклим, увігнуто-опуклим і прямолінійним профілем бічних поверхонь зубів. Описано методику отримання профілів сполучених поверхонь зубів неевольвентних зубчастих коліс як огинаючих заданих поверхонь зубів інструментів. Запропоновано схему формоутворення пар неевольвентних зубчастих коліс, з яких може бути складено зубчасте зачеплення. Показано, що для отримання сполучених поверхонь зубів двох неевольвентних зубчастих коліс можуть бути використані дві інструментальні рейки з профілями бічних поверхонь зубів, зворотними по відношенню один до одного. Розроблено математичну модель розрахунку коефіцієнтів тиску між зубами та перекриття зубчастої передачі. Таким чином, створені передумо ви для вибору з отриманого в результаті геометричного моделювання поля кривих таких профілів зубів інструментів, які б забезпечували найбільш раціональне поєднання профілів зубів оброблених ними зубчастих коліс і необхідні якісні показники зубчастого зачеплення. Проведено серії чисельних експериментів для аналізу якісних показників зубчастих зачеплень, утворених рейками з різним профілем бічних поверхонь зубів. Досліджено зачеплення профілів бічних поверхонь зубів зубчастих коліс з модулем m=5 мм і кількостями зубів z1=20 та z2=30, утворених інструментальною рейкою з прямолінійним профілем, інструментальними рейками 1 і 2 з увігнутим і опуклим профілями, а також інструментальними рейками 1 і 2 з увігнуто-опуклими профілями зубів. Визначено лінії зачеплення та активні ділянки профілів бічних поверхонь зубів. Знайдені чисельні значення довжин активних ділянок профілів і коефіцієнтів перекриття зубчастих зачеплень, а також чисельні значення коефіцієнтів тиску в точках торкання профілів зубів зубчастих коліс. Розраховані середні значення коефіцієнта тиску для точок профілів зубів. Показано, що неевольвентні зубчасті зачеплення можуть мати більші приведені радіуси кривизни (і внаслідок цього менші коефіцієнти тиску) в точках торкання профілів порівняно з евольвентними зачепленнями при збільшенні або зменшенні коефіцієнта перекриття зубчастого зачеплення. У зубчастих зачепленнях, утворених рейками 1 і 2 з увігнутим і опуклим профілями зубів, а також рейками 1 і 2 з увігнуто-опуклими профілями зубів, коефіцієнти тиску в точках торкання профілів менше в середньому в 1,6 і в 1,9 рази, ніж у зачепленні, утвореному рейкою з прямолінійним профілем зубів. При цьому коефіцієнти перекриття зубчатого зачеплення для них становлять 1,072 і 1,268, тоді як для евольвентного зачеплення він дорівнює 1,573. Проведено обчислення та аналіз якісних показників зубчастих зачеплень, утворених рейками з різним профілем зубів та складених із коліс з різними поєднаннями z1=8…100 і z2=8…100. Варіантами обкатних зуборізних інструментів можуть бути монолітний фасонний довбяк або фасонна черв’ячна фреза. Запропоновано також нові різновиди збірних зуборізних довбяків із призматичними та круглими фасонними різцями, які забезпечують незмінність профілю ріжучих кромок при переточуваннях. Розроблено методики профілювання ріжучої частини обкатних зуборізних інструментів для обробки неевольвентних зубчастих коліс: – монолітного фасонного довбяка для обробки зубчастих коліс нормальної точності; – збірних довбяков з призматичними та круглими фасонними різцями для обробки зубчастих коліс при підвищених вимогах до профілю зуба колеса та міжцентровій відстані в передачі; – фасонної черв’ячної фрези для обробки зубчастих коліс нормальної точності. Новизна роботи полягає в наступному. Запропоновано і теоретично обгрунтовано узагальнену математичну модель формування профілів ріжучої частини інструментів для формоутворення неевольвентних зубчастих передач в умовах серійного виробництва на основі кінематичного аналізу їх руху методами теорії відображень простору, що базується на: 1) вперше запропонованій математичній моделі розрахунку на основі геометричного моделювання кінематичних кривих потенційно можливих профілів зубів зуборізних інструментів для обробки зубчастої передачі з заданими коефіцієнтами контактного тиску і перекриття; 2) вперше запропонованій математичній моделі розрахунку множини профілів огинаючих поверхонь зубів інструментів як профілів зубів зубчастих коліс, оброблюваних за методом обкатки, з метою їх найбільш раціонального вибору за критеріями якості зубчастих передач; 3) вперше запропонованій математичній моделі розрахунку коефіцієнтів тиску між зубами і перекриття зубчастої передачі, що дозволяє здійснювати цілеспрямоване формування профілів зубів зуборізних інструментів. Розроблені методики, а також спроектовані різальні інструменти апробовано та впроваджено в проектних організаціях і на провідних підприємствах м. Харкова. Розроблено практичні рекомендації щодо їх використання.Документ Проектування інструменту для обробки неевольвентних зубчастих передач із заданими коефіцієнтами контактного тиску і перекриття(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Третяк, Тетяна ЄвгенівнаДисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.03.01 – процеси механічної обробки, верстати та інструменти (13 – механічна інженерія). – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2021. Дисертацію присвячено проектуванню зуборізних інструментів, що забезпечують задані параметри тиску та перекриття неевольвентної зубчастої передачі. Для вирішення задач дисертації використано єдину математичну базу – апарат багатопараметричних відображень простору. Розроблено геометричну модель кінематичної кривої як потенційного профілю бічної поверхні зуба зуборізного інструменту, математичні моделі розрахунку профілю зуба зуборізного інструменту для обробки неевольвентних зубчастих коліс та профілю огинаючої поверхні зуба зубчастого колеса, оброблюваного за методом обкатки. Описано методики геометричного аналізу процесу формоутворення поверхонь обкатними зуборізними інструментами, отримання профілів сполучених поверхонь зубів неевольвентних зубчастих коліс як огинаючих заданих поверхонь зубів інструментів. Розроблено математичну модель розрахунку коефіцієнтів тиску між зубами та перекриття зубчастої передачі. Показано, що неевольвентні зубчасті зачеплення можуть мати більші приведені радіуси кривизни (і внаслідок цього менші коефіцієнти тиску) в точках торкання профілів порівняно з евольвентними зачепленнями при збільшенні або зменшенні коефіцієнта перекриття зубчастого зачеплення. Розроблено методики профілювання ріжучої частини обкатних зуборізних інструментів для обробки неевольвентних зубчастих коліс. Запропоновано нові різновиди збірних зуборізних довбяків із призматичними та круглими фасонними різцями, які забезпечують незмінність профілю ріжучих кромок при переточуваннях. Розроблені методики, а також спроектовані різальні інструменти апробовано та впроваджено в проектних організаціях і на підприємствах м. Харкова.