№ 6 (144) (2023)

Отмечены достижения науки о резании материалов в России и за рубежом. Специфика резания сферической фрезой отличается наличием вблизи оси толщин срезаемых слоев материала заготовки и скорости резания, стремящихся к нулю. Предложена схема, позволяющая рассчитать величину осевой силы резания как интеграл по углу наклона ре-жущей кромки относительно оси фрезы от точки начала срезаемого слоя до его конца. Вычисление переменной части определенного интеграла, без учета постоянной силы резания, произвели с помощью математического пакета Mathcad. Для определения соотношения нормальной составляющей силы резания к главной были проанализированы ре-зультаты работы, в которой был поставлен специальный контрольный эксперимент по определению указанных со-ставляющих силы резания при изменении толщины срезаемого слоя то нуля до начала процесса стабильного струж-коотделения. Установлено, что в момент начала процесса стружкоотделения главная составляющая силы резания резко (в 2,5 раза) возрастает, а нормальная – скачков не имеет.

Рассмотрена эффективность применения новой технологии обработки елочных пазов в дисках турбин на основе комбинации операций предварительной вырезки «домика» методом гидроабразивной обработки (ГАО) и оконча-тельного протягивания елочного профиля на станке с ЧПУ в сравнении с методами фрезерования, глубинного шлифо-вания и электроэрозионной обработки. Проблемы, возникающие при изготовлении и эксплуатации протяжек, часто приводят к простоям как основного, так и инструментального производства. При этом неизбежно сдерживаются заданные высокие темпы роста производства газотурбинных двигателей, значительно растут затраты на изготов-ление комплектов многосекционных елочных протяжек. Для решения проблемы предложено применить различные совмещенные методы обработки, т. е. предварительную вырезку «домика» пазов проводить различными производи-тельными методами вырезки такими, как глубинного шлифования, фрезерования, электроэрозионной и гидроабразив-ной обработки, а окончательную обработку – методом чистового профильного протягивания. Проведенные предва-рительные расчеты трудоемкости и затрат производства при сравнительных испытаниях различных совмещенных вариантов предварительной прорезки пазов показали преимущество гидроабразивной вырезки. В результате проведенных экспериментальных исследований по прорезке пазов гидроабразивным методом и последующим протягиванием окончательными профильными протяжками установлено, что профиль предваритель-но вырезанного паза с учетом измеренного увода профиля находится в поле допуска перед чистовым елочным профи-лем окончательной протяжки, что говорит о пригодности вырезанного гидроабразивным методом паза к оконча-тельному протягиванию. После окончательного протягивания елочного профиля проведен электронный контроль и установлено, что все основные размеры в профиле елочных пазов получены в пределах допуска и являются годными по техническим условиям. Предложено провести дальнейшую экспериментальную работу на конкретных серийных дис-ках турбин, чтобы принять решение о внедрении новой технологии в серийное производство.

В зависимости от уровня масштаба измерения сила трения меняет свою природу и определяется разными зависимо-стями. В работе рассмотрена процедура определения молекулярной составляющей силы трения на основе оценки удельного сопротивления срезу молекулярных связей при упругом взаимодействии иглы кантилевера из нитрида кремния со стальным образцом при сканировании участка поверхности образца в нанометровом диапазоне на атом-но-силовом микроскопе AFM «FemtoScan» при малых нагрузках. Зонд атомного силового микроскопа действует как силовой датчик для измерения, в частности, нормальной нагрузки, и изменение силы, прикладываемой к кантилеверу при известной жесткости и величины деформации стержня кантилевера, изменяет нагрузку и на зонд (для оценки молекулярной составляющей силы трения выбиралась трасса самой «гладкой» поверхности). Также в работе дана аналитическая оценка параметров контактного взаимодействия иглы кантилевера в нано-масштабе, представлен-ного в виде сферического индентора, с упругим полупространством, представляющим собой исследуемую поверх-ность, на основе теории Герца. Анализ данных расчёта и эксперимента по измерению силы сопротивления перемеще-нию индентора при сканировании исследуемой поверхности показал хорошую сходимость результатов с отклонени-ем расчётных значений от данных эксперимента не более 7,5 %. Расчёты по установленным формулам показали, что с ростом нагрузки на контакт на наноуровне коэффициент трения снижается из-за более быстрого роста пятен контакта в упругом состоянии (при условии, что наклон неровностей, относящихся к субшероховатости, остается постоянным), что также было подтверждено в процессе эксперимента.

Представленные в данной статье результаты исследования посвящены изучению влияния режимов вибрационной обработки на поверхностный слой плоских образцов из титанового сплава ВТ-6, полученных при помощи технологии селективного лазерного сплавления (СЛС). Титановые сплавы являются материалами, которые используется в раз-личных областях промышленности благодаря своим уникальным свойствам, таким как высокая прочность и лег-кость. Однако, при обработке таких материалов возникает ряд проблем, связанных с высокой твердостью и слож-ностью постобработки изделий после выращивания. Операции постобработки нуждаются в автоматизации для сокращения различных видов затрат. Вибрационная обработка является одним из возможных решений этой задачи. В рамках данного исследования были проведены измерения шероховатости образцов и вычислены величины съема материала в зависимости от параметров вибрационной обработки. Результаты показали, что черновое шлифова-ние плоских поверхностей в виброгалтовочном оборудовании является эффективным методом для достижения тре-буемых параметров поверхности при обработке изделий из титановых сплавов, полученных методом СЛС. Это мо-жет привести к улучшению качества обработки, повышению продуктивности и снижению затрат на производство. Проведенный анализ результатов позволяет составить рекомендации для чернового шлифования поверхностей из титановых сплавов. Процесс необходимо проводить в два этапа: на первом – провести максимальный съем матери-ала с поверхности, на втором – улучшить шероховатость. Таким образом, результаты исследования могут быть полезны для различных промышленных секторов, где используются титановые сплавы, и способствовать дальней-шему развитию технологий обработки изделий из труднообрабатываемых материалов, полученных с помощью тех-нологии СЛС.