Ярославцев Виктор Михайлович

С. 1-10

С. 18-29

С. 196-209

С. 156-164

С. 1-12

С.15-29

Рассмотрено взаимодействие и взаимовлияние двух внешних источников механических энергий, участвующих в процессе резания с опережающим пластическим деформированием (ОПД), один из которых обеспечивает предварительное деформирование материала, другой - удаление слоя материала в виде стружки. Представлена приближенная физическая модель механизма действия предварительного упрочнения материала на технологическую эффективность метода резания с ОПД. Даны типовые закономерности изменения эффективности метода в зависимости от величины нагрузки предварительного деформирования материала и приводится физическое обоснование существования оптимальных значений такой нагрузки при обработке с ОПД.

Показано, что реновацию можно рассматривать как составную часть всех производственных или технологических процессов, одной из задач которых является увеличение ресурса объекта или продление его жизненного цикла. Дано условное деление реновационных технологий на технологии продления и технологии возобновления ресурса реновируемого объекта, а также технологии увеличения ресурса на этапе изготовления нового изделия. Указано, что исходными заготовками в технологиях реновации могут быть не только детали, поврежденные на этапе эксплуатации. Исходными заготовками также следует считать продукцию заготовительного и металлургического производств, разного рода материальные объекты и материалы, получающие повреждения в процессе изготовления или утратившие свои служебные характеристики на этапе эксплуатации.

Резание термоэрозионностойких композиционных материалов характеризуется склонностью к возникновению различного рода дефектов, вызывающих трудности обеспечения заданного качества обработанных резанием поверхностей и служебных характеристик изделий. В МГТУ им. Н.Э. Баумана выполнены экспериментальные исследования размерной обработки большой группы износостойких и термоэрозионностойких композиционных материалов, полученных методами плазменного напыления, горячего прессования или плазменной металлургии, и предложена классификация их по обрабатываемости резанием. Приводятся технологические рекомендации по применению новых методов обработки плазменнонапыленных композитов.

Промышленная революция в 19 веке принесла в науку принцип разделения труда, что в свое время оказалось плодотворным и позволило сформировать углубленные научные представления применительно к разным технологическим способам изготовления и сборки изделий, разработать новые методы их обработки. Однако в настоящее время технология машиностроения в целом требует научного обобщения. Возникла потребность в создании единой, междисциплинарной технологической дисциплины, позволяющей научно обоснованно разрабатывать максимально эффективные по разным показателям технологические процессы. В статье на основе обобщения разрозненных практических и научных знаний сформулирован ряд положений, которые могут лечь в основу объединения разобщенных научных представлений о формообразовании и стать одним из направлений формирования единой науки технологии.

Рассмотрены особенности оценки производственной технологичности при восстановлении поврежденных или исчерпавших свой ресурс деталей машин. Показано, что при восстановлении деталей машин наряду с общепринятыми и стандартизированными показателями технологичности следует учитывать специальные критерии, которые учитывают специфику реновационного производства. Предложены новые показатели технологичности: коэффициент материалоемкости при восстановлении утраченного при эксплуатации изделия материала и коэффициент, учитывающий количество удаляемого при восстановлении с заготовки материала. Сравнительный анализ суммарного воздействия положительных и отрицательных факторов на производственные издержкиирезультирующие показатели технологического процесса реновации определяет в каждом конкретном случае целесообразность и эффективность проведения восстановительных работ.

Рассмотрены расчетные модели изменения теплонапряженности процесса прерывистого резания и их связь с технико-экономическими показателями обработки, позволяющие оценить изменение периода стойкости режущего инструмента и производительности труда в зависимости от кинематических особенностей процесса. Приводятся технологические операции и виды работ (лезвийной, абразивной, поверхностного пластического деформирования) с цикличным изменением режимных параметров, при исследовании которых или отработке на этапе технологической подготовки производства целесообразно применять представленные модели.

Приводится описание принципа действия, структурной схемы конструкции и работы технологической фотометрической установки, предназначенной для определения момента наступления и развития термической деструкции полимерных композиционных материалов (ПКМ), которая проявляется при обработке резанием таких материалов на режимах с повышенными температурами в зоне стружкообразования и относится к недопустимым дефектом обработанной поверхности. Установка, разработанная в МГТУ им. Н.Э. Баумана, позволяет определять величину деструкции непосредственно в процессе механической обработки, не нарушая целостности изделия, и может применяться для изучения влияния условий обработки на величину деструкции, для активного контроля в процессе обработки, а также служить средством адаптивного управления процессом резания на станках с целью обеспечения необходимого качества изготовления.

Представлены результаты технологических испытаний нарезания резьб метчиками с предварительным пластическим деформированием материала срезаемого слоя. Экспериментально установлено, что целенаправленное изменение физико-механических свойств обрабатываемой при резьбонарезании поверхности отверстия может обеспечивать снижение напряженности процесса резания, повышение периода стойкости инструмента и повышение геометрической точности профиля нарезаемой резьбы. Так, обработка резьбовых отверстий в сталях 20Х13, 12Х18Н9Т и 50РАСШ с дополнительным механическим упрочнением обеспечивает снижение крутящего момента на 16–26% по сравнению с традиционным способом нарезания резьбы метчиками, увеличивает технологическую стойкость инструмента в 1,3–1,8 раза, в отдельных случаях обеспечивает возможность уменьшения числа метчиков в комплекте и повышения производительности обработки.

Рассмотрена конструкция развертки, реализующая комбинированный процесс резания с опережающим пластическим деформированием (ОПД) при обработке отверстий. Приводятся результаты экспериментального исследования эффективности развертывания с ОПД при обработке сталей 20X13, I2X18H10T, 10Х12Н22Т3МР и латуни Л63. Опытным путем установлено, что конструктивные особенности инструмента для развертывания отверстий с ОПД проявляются в стабилизации процесса резания  при случайных возмущениях, исключают вибрации в поперечном направлении, повышают однородность структуры поверхностного слоя изделия. Это способствует снижению шероховатости обработанной поверхности, более равномерному ее распределению на длине отверстия, повышению микротвердости поверхностного слоя, увеличению технологической стойкости инструмента и производительности обработки.

Рассмотрены возможности повышения эффективности переработки стружки при утилизации за счет ее дробления на металлорежущих станках в процессе обработки заготовок. Показано, что применение при токарной обработке метода резания с опережающим пластическим деформированием (ОПД) обеспечивает как надежное дробление сливной стружки, так и высокие технологические и технико-экономические показатели обработки в целом. Резание с ОПД и стружкодроблением позволяет исключить одну из весьма трудоемких и затратных операций утилизации стружки – измельчение ее на специальном оборудовании перед брикетированием и переплавкой.Представлены экспериментальные данные по износостойкости зубчатых элементов накатных роликов, применяемых для дробления стружки при обработке с ОПД. Приводятся рекомендации по выбору материала зубчатых вставок и их геометрии в зависимости от свойств обрабатываемого материала. Установлено, что применение вставок из твердого сплава ВК6, ВК6ОМ обеспечивает продолжительность их работы без переточки 10-20 ч и более.

Представлены результаты исследования комбинированного способа чистовой обработки поверхностей деталей  «поверхностное пластическое деформирование – шлифование». Экспериментально установлено, что применение такой технологии позволяет совместить достоинства методов механического упрочнения поверхностей деталей (повышение служебных свойств изделий) и технологий обработки шлифованием (обеспечение высокой точности и низкой шероховатости поверхности). Так, усталостная прочность σ_-1 образцов из сталей 12Х18Н10Т и 37Х12Н8Г8МФБ после комбинированной обработки «ППД – шлифование» увеличивается на 28-42 % по сравнению с прочностью образцов, обработанных только шлифованием. При этом шлифование предварительно деформированных образцов имеет тенденцию при эквивалентных с обычным шлифованием режимах обработки к снижению шероховатости поверхности. Геометрические погрешности поверхностей образцов, полученных шлифованием и комбинированным способом обработки примерно одинаковые.

Представлено описание конструкции и работы технологической лабораторной установки для изучения процесса стружкообразования при резании на микроскоростях, разработанной в МГТУ им. Н.Э. Баумана. Установка, созданная на базе большого инструментального микроскопа Цейса, включает смонтированные на нем специальный привод для перемещения заготовки относительно неподвижно установленного инструмента, автоматическую микрофотонасадку для фиксирования отдельных стадий деформирования и разрушения материала срезаемого слоя и специально спроектированное динамометрическое устройство, основанное на  упруго-электрическом принципе действия, для определения составляющих силы резания. Оснащение  установки позволяет более детально исследовать и фиксировать отдельные стадии образования стружки, оценивать их влияние на условия формирования и качество обработанной поверхности. 

Показано, что стружка является продуктом уникального, совмещенного во времени и месте (зоне стружкообразования) сложного комплексного разнохарактерного энергетического воздействия, которое  можно рассматривать как особый, неизученный к настоящему времени метод преобразования свойств конденсированной среды.  Динамическое разрушение с параметрами взрыва в сочетании с другими физико-химическими особенностями процесса резания, позволяют утверждать, что такая технология обработки исходного материала заготовки может приводить к созданию качественно новых материалов с нетрадиционным комплексом механических и физических свойств, имеющих свое назначение и сферы рационального промышленного применения. Изучение условий формирования свойств материала стружки позволит найти новые подходы к управлению параметрами качества изделия при обработке резанием.

Показано, что любой технологический процесс можно рассматривать как энергетический преобразователь. Каждый метод, способ, вид обработки имеет единый физический инструмент – это энергия (или энергии), подведенная извне. Показатели качества обработки формируются за счет как трансформации и количественного распределения подводимой извне энергии, так и обеспечения режима стока энергии. Требуемые выходные параметры процесса формообразования обеспечиваются путем управления внутренними процессами и явлениями, возбуждаемыми в зоне обработки

Экспериментально установлена зависимость обрабатываемости металлов резанием от удельной работы их пластического деформирования до разрушения. Показано, что технологические и технико-экономические показатели обработки резанием являются показателями энергетическими. Применение энергетической характеристики обрабатываемости резанием демонстрируется на примере оценки эффективности комбинированного метода обработки – резания с опережающим пластическим деформированием (ОПД), для которого известные критерии обрабатываемости являются неприемлемыми.

Даны типовые решения для выбора рациональной технологии размерной обработки конструкций из композиционных материалов, полученные на базе результатов выполненных в МГТУ им. Н.Э. Баумана научно-исследовательских работ и их промышленного опробования. Показано, что разработка новых методов обработки и специальной оснастки, целенаправленное создание требуемого энергетического состояния обрабатываемого материала, применение комбинированных энергетических воздействий являются эффективными направлениями совершенствования процесса резания, гарантирующими высокое качество и экономические показатели изделий из КМ на этапе их размерной обработки.

Предложена обобщенная структурная схема технологических процессов реновации деталей машин, построенная на базе признака постадийности преобразования свойств исходной заготовки. Показаны пути обеспечения качества восстанавливаемых изделий на основе анализа взаимосвязей элементов структурной схемы с учетом технологической наследственности свойств объектов реновации. Введено и раскрыто понятие «наследственность жизненного цикла».

Изложены основные положения методологии создания высокоэффективных технологий и разработки новых методов обработки. Приведена систематизация путей совершенствования процесса резания, построенная на базе обобщения опыта решения  технологических производственных задач и научных достижений в области теории резания. На примере обработки резанием показана результативность практического использования методологии.

Показана сопоставимость динамических характеристик процессов резания и испытания материалов в условиях высоких динамических давлений.  Рассматриваются возможности и достоинства использования метода резания как нового метода изучения физико-механических свойств материалов при высокоскоростном деформировании и разрушении.

Показано, что контактное взаимодействие инструмента и заготовки при резании является взаимодействием полей на атомно-молекулярном уровне. Рассмотрены процессы и явления, сопровождающие процесс резания на наноуровне: механические, тепловые, термоэлектрические, электромагнитные, структурные изменения материала. Указаныновыеобластитехникиитехнологиипримененияметодарезания.

Исследован механизм влияния поверхностного деформационного упрочнения металлов на процесс стружкообразования. Установлено, что развитие процесса формоизменения при двух последовательных стадиях деформирования при резании механически упрочненных материалов удовлетворяет условию аддитивности удельных работ деформации в соответствии с единой кривой течения σ_i - ε_i, которое может служить теоретической основой механики процесса резания деформированных металлов с неоднородными по толщине среза механическими свойствами. Получены теоретические зависимости для определения главной составляющей силы стружкообразования.

Показано, что резание представляет собой разновидность взрыва. Приведены данные, подтверждающие это положение. Даны новые представления о деформировании и разрушении при резании и разработана совмещенная физико-технологическая модель процесса стружкообразования и формирования качества поверхностного слоя. Предложена новая версия классической диаграммы σ_i–ε_i – диаграмма больших деформаций для условий динамического разрушения. Теоретически обоснован единый механизм образования всех типов стружек при резании металлов. Показано, что физика высоких динамических давлений может служить исследовательской базой для обработки резанием.