№ 6 (2024)
Технологии механической обработки заготовок
ТРАНСФОРМАЦИЯ ВЗГЛЯДОВ НА ТЕОРИЮ РЕЗАНИЯ ПРИ ПЕРЕХОДЕ К «ЦИФРЕ»
Аннотация
Рассмотрены основные задачи теории резания металлов в традиционном представлении науки о механизмах и закономерностях изнашивания инструмента в процессе лезвийной обработки. Показано, что необходимость постоянного расширения области интересов специалистов продиктована совершенствованием конструкционных и инструментальных материалов и конструктивной структуры лезвийного инструмента – расширяющимся распространением твердосплавных инструментов с многослойными износостойкими покрытиями, конструкционных материалов с повышенными физико-механическими и специальными эксплуатационными характеристиками. Повышенные требования к стабильности процессов механической обработки определяются увеличением удельного веса дорогостоящего оборудования с ЧПУ в общей массе средств оснащения механообрабатывающих производств. Кастомизация машиностроительного производства и ужесточение функциональных требований к производимой продукции требует повышения надежности обеспечения результатов механической обработки. Фактором, определяющим изменение «вектора внимания» науки о резании металлов, следует считать расширение области влияния информационных технологий и, в частности, развитие систем искусственного интеллекта. Показано, что существующие средства цифровизации позволяют значительно повысить эффективность механообрабатывающего производства за счет развитых средств математического моделирования и прогнозирования результатов обработки. Дополнительным механизмом обеспечения стабильности и надежности металлообработки следует считать переход от систем мониторинга состояния элементов технологической системы к системам адаптивного управления с обратной связью. Обоснована возможность адаптации условий резания к «мгновенному» состоянию элементов технологической системы с учетом стохастического характера и вариабельности свойств контактной пары «инструмент – заготовка». Таким образом, цифровизация и интеллектуализация производства определяют трансформацию взглядов на предмет и
методы науки о резании.
Наукоемкие технологии в машиностроении. 2024;(6):3-12
3-12
Технология и оборудование обработки металлов давлением
НАУКОЁМКИЕ ТЕХНОЛОГИИ ОБРАБОТКИ ДАВЛЕНИЕМ В МАШИНОСТРОЕНИИ, АВИАЦИИ И ТРАНСПОРТЕ
Аннотация
Представлены результаты исследований изменения толщины заготовки в результате выполнения технологических операций листовой штамповки, таких как: гибка труб, обжим, обтяжка, вытяжка, вытяжка с утонением. Необходимость таких работ связана с тем, что сегодня повышаются требования к прочности деталей, получаемых листовой штамповкой. Большое внимание уделено гибке труб, т. к. при изгибе меняется не только форма сечения трубной заготовки, но происходит уменьшение толщины в растянутом слое и увеличение толщины в сжатом. Предложены способы уменьшения разнотолщинности трубы. Приведены результаты исследований изменения толщины заготовки при вытяжке. Показано, что увеличение радиуса пуансона, может уменьшить разнотолщинность на 10 %. В большинстве исследований посвященных листовой штамповке не учитывается разнотолщинность исходной заготовки, проката, а толщина исходной заготовки при заказе металла нормальной точности может изменяться на 20 %. Выполнено моделирование толстолистовой вытяжки в программе AutoForm с целью определения возможности программы в прогнозирование изменения формы детали и толщины из-за действия изгибающих моментов. Показано, что AutoForm достаточно хорошо моделирует форму детали после штамповки. По утонению AutoForm и эксперимент показали близкие результаты по толщине и участки с минимальной толщиной. Для выбранных параметров штамповки минимальная толщина наблюдается в месте перехода цилиндрической поверхности в радиус пуансона и в месте перехода радиуса пуансона в донышко. Так как большинство металлов, подвергаемых листовой штамповке, обладают свойствами анизотропии, экспериментально и теоретически доказано, что толщина может существенно меняться по периметру. Было доказано, что разнотолщинность по периметру детали может быть более 35 %.
Наукоемкие технологии в машиностроении. 2024;(6):13-20
13-20
ГОРЯЧЕЕ ДЕФОРМИРОВАНИЕ КОРПУСНЫХ ЗАГОТОВОК В ИЗОТЕРМИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ
Аннотация
Основное производство пустотелых изделий, имеющих периодически меняющийся внутренний профиль, заключается в мех/ обработке поковки. Однако при этом велики потери металла в отход, а также несмотря на высокое качество получаемых изделий, их механические характеристики не всегда соответствуют требованиям функционирования. В узлах техники, подверженной тяжелым нагрузкам данные детали принято изготавливать из высокопрочных материалов. Ввиду сложности обработки заготовок из высокопрочных сплавов операции проводят с подогревом подвергаемой деформации зоны полуфабриката или с его полным нагревом. Перспективным является применение медленного деформирования в горячем состоянии при определенных скоростных условиях. Рассмотрен процесс формирования внутреннего рельефа на пустотелых оболочках из титанового сплава ВТ6. Данные изделия в основном используются в качестве всевозможных корпусов для нужд летательной техники и изготавливаются специальными методами машиностроения. Ввиду применения высокопрочных материалов заготовок имеются сложности с реализацией технологий. В статье выполнена оценка силовых режимов формообразования рельефа на оболочках на основе проведенного CAE моделирования. Моделирование выполнялось в комплексе deform. Акцент в исследованиях был сделан на оценке сил деформирования и интенсивностей напряжений. Выявлено влияние степеней деформации, скоростей деформирования, геометрии пуансона на силу процесса и интенсивности напряжений. Получено уравнение регрессии для оценки сил процесса. Получены рекомендации по проектированию технологий формообразования утолщений. Установлены режимы деформирования, позволяющие добиться рациональных силовых режимов, соответственно нагрузок на инструмент, что косвенно влияет на его стойкость, а также на напряженное состояние в изделии.
Наукоемкие технологии в машиностроении. 2024;(6):21-28
21-28
Технологии электро-физико-химической и комбинированной обработки
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ В МЕТАЛЛООБРАБАТЫВАЮЩЕМ ПРОИЗВОДСТВЕ
Аннотация
Представлены результаты исследований и направления практического применения магнитодинамического метода в металлообрабатывающем производстве на операциях упрочнения деталей, нанесения твердосмазочных покрытий, для переработки шламовых отходов шлифовального производства. Раскрыта сущность и средства технологического оснащения метода. Приведены аналитические зависимости, рекомендуемые режимы и условия выполнения магнитодинамической обработки при выполнении технологических операций. Установлено, что основным источником энергетического воздействия на объект обработки или переработки является магнитовибрирующий слой, формируемый в устройствах, создающих вращающееся электромагнитное поле и обеспечивающий технологический эффект за счет протекания в нем различных физических эффектов и интенсивного движения частиц дисперсной среды. Разработаны, с использованием устройств с вращающимся электромагнитным полем, конструкторско-технологические решения технологических систем, позволяющие с высокой технико-экономической эффективностью осуществлять: упрочнение деталей малой жесткости и большой длины, а также, деталей с труднодоступными внутренними полостями; производить переработку шламовых отходов шлифовального производства, с целью получения вторичного сырья для порошковой металлургии, инструментального и литейного производства Показано, что магнитодинамический метод достаточно эффективен для нанесения на поверхности деталей твёрдосмазочных антифрикционных покрытий, который позволяет: формировать на обрабатываемой поверхности шаровидной и эллипсной формы следы ударно-импульсного воздействия инденторов, свидетельствующие об образовании смазочной плёнки; уменьшить высоту микронеровностей и увеличить радиус закругления вершин выступов и истинную площадь контакта между покрытием и поверхностью металла ; осуществлять сцепление покрытия по всей площади контакта индентора с металлической поверхностью; обеспечить равномерность нанесения смазочной плёнки на поверхности деталей практически любой сложной формы.
Наукоемкие технологии в машиностроении. 2024;(6):29-35
29-35
Наукоемкие технологии при сборке машин
АДАПТИВНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ОСНАСТКА ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СБОРКИ
Аннотация
В настоящее время промышленные роботы широко применяются для выполнения задач с контролем положения с минимальным контактом, таких как точечная сварка, покраска распылением, упаковка и погрузочно-разгрузочные работы. Однако выполнение задач сборки с высокими допусками по-прежнему представляет большую проблему для роботов из-за различных неопределенностей в отношении собираемых деталей, таких как крепления, исполнительные инструменты. Для корректировки этих погрешностей необходимо выполнение точного движения, которое называется адаптацией положения детали. Адаптации движения можно достичь путем активных или пассивных средств, а также их комбинации. Методы пассивной адаптации основаны на применении упругих и демпфирующих элементов. Конструкции спроектированы таким образом, что силы, возникающие в точках контакта деталей, корректировали ошибки их положения. Методы активной адаптации основаны на адаптивном управлении с обратной связью, когда процесс сборки и положение деталей регулируются автоматически путем измерения положения и контактных усилий. С этой точки зрения, развитие исследований и разработок привело к появлению передовых роботизированных технологий для промышленного применения. Проанализированы современные технологии роботизированной сборки, чтобы понять технологические тенденции развития промышленных роботов, выявить ограничения технологий и уточнить направления будущих исследований в этой области. В данной статье особый интерес представляют типовые операции «вал – втулка». Стратегии контроля сборки классифицируются на основе типа соединения. Подробно обсуждаются стратегии управления роботизированной сборкой и ограничения существующих технологий с целью определения будущих направлений исследований по адаптивному управлению роботизированной сборкой.
Наукоемкие технологии в машиностроении. 2024;(6):36-48
36-48