Анотація до роботи:

Вовк Ю.Я. Самовстановлювальні інструментальні блоки з пружними зв’язками для обробки отворів. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.03.01 – Процеси механічної обробки, верстати та інструменти. – Тернопільський державний технічний університет імені Івана Пулюя, Тернопіль, 2007.

Дисертація присвячена створенню та дослідженню самовстановлювальних інструментальних блоків з пружними зв’язками для обробки отворів. Такий зв’язок дозволяє покращити якісні параметри оброблюваного отвору рівномірно на всій довжині, особливо на етапі врізання. Розроблені нові конструкції самовстановлювальних інструментальних блоків на основі морфологічного аналізу, їх математична модель. Запропоновано використання пружних зв’язків з метою максимального спрощення конструкції інструменту з можливістю осьових осциляцій. В результаті аналітичного моделювання підтверджено доцільність використання пружного зв’язку. Експериментально досліджено процес врізання та усталеного різання, зокрема, зміну осьової складової сили різання залежно від режимів різання, оброблюваного матеріалу та величини неперпендикулярності торця деталі оброблюваного отвору. Визначено параметри шорсткості та точності отвору для різних умов роботи інструменту. Проведено порівняльний аналіз подрібнення стружки при обробці отворів самовстановлювальними інструментальними блоками з пружними зв’язками та жорстко закріпленими.

Створено інженерну методику проектування самовстановлювальних інструментальних блоків з пружними зв’язками. Економічна ефективність використання розроблених самовстановлювальних інструментальних блоків з пружними зв’язками досягається за рахунок збільшення продуктивності обробки, зменшення шорсткості обробленої поверхні та підвищення точності.

1. У дисертації наведено теоретичне узагальнення і нове вирішення наукової задачі, що полягає в підвищенні якості та продуктивності процесу обробки отворів за рахунок створення принципово нового класу комбінованих інструментів із самовстановлювальними інструментальними блоками з пружними зв’язками з можливістю переміщенням лез в осьовому напрямку. На основі проведеного аналізу результатів теоретичних і наукових досліджень процесу обробки отворів та відомих конструкцій інструментів для обробки отворів із неперпендикулярним торцем встановлено, що існуючі самовстановлювальні інструменти не можуть забезпечити високі показники якості, точності.

2. Вперше на основі морфологічного аналізу синтезовано принципово нові компонувальні схеми самовстановлювальних інструментів із осьовими осциляціями за рахунок введення в інструмент пружних зв’язків.

3. Розроблено математичну модель обробки отвору деталі з неперпендикулярним торцем інструментом у вигляді самовстановлювального блоку з С-подібною пружиною, яка визначає залежність осьової складової сили різання від параметрів інструменту, зокрема, жорсткості пружини, власної частоти системи та величини неперпендикулярності торця. Отримано середні величини осьових зусиль різання при проходженні неперпендикулярного торця самовстановлювальним блоком з С-подібною пружиною, зокрема: а) для сталі 20 і а = 1,5 мм – 200,0 Н; а = 3,0 мм – 320,0 Н; б) для чавуну СЧ20 і а = 1,5 мм – 40,0 Н; а = 3,0 мм – 70,0 Н. Встановлено, що за один оберт деталі відбувається 6 його власних коливань в осьовому напрямку, що покращує якісні показники оброблюваних отворів. В результаті теоретичного моделювання отримано рівняння вимушених коливань самовстановлювального блоку при резонансі та встановлено, що явище резонансу виникає для частоти власних коливань = 667,4 сек^-1, що не входить у діапазон реальних режимів різання.

4. За розробленою методикою проведено експериментальні дослідження зміни осьової складової сили різання на етапі врізання та усталеного різання з точністю вимірювань 25 кадрів за секунду для величин неперпендикулярності торця: 1,5 і 3,0 мм, та матеріалів сталь 20 та чавун СЧ20.

5. Експериментально встановлено величини шорсткості та параметри точності оброблених отворів самовстановлювальним блоком із С-подібною пружиною порівняно із жорстким блоком і оправкою для вібровигладжування. Досягнуто зменшення похибок обробки отвору в 1,3-2,5 рази, шорсткості 1,2-1,5 рази, порівняно з обробкою отворів жорстким блоком, за рахунок додаткових осцилюючих рухів самовстановлювального блоку з С-подібною пружиною. Визначено залежності подачі та швидкості різання для отримання заданої шорсткості обробки отворів, наприклад, для забезпечення шорсткості обробки Ra 2,5 мкм: подача s = 0,05 мм/об, швидкість різання V = 50 м/хв.

6. Випробування самовстановлювальних інструментальних блоків із С-подібною пружиною дозволили встановити, що вони забезпечують гарантоване подрібнення утворюваної стружки. Ситовий аналіз підтвердив утворення елементів стружки в процесі обробки сталі 20 довжиною до 10-12 мм (тоді як в процесі обробці жорстким блоком стружка зливна) і при обробці чавуну СЧ20 – до 5 мм (при обробці жорстким блоком сколювана стружка різної довжини – від 3 мм до 15 мм). Порівняльний аналіз теоретичних і експериментальних даних показав достатню для практики точність розрахунків, похибка яких становить 12-18%.

7. Запропоновано алгоритм і методику інженерного розрахунку основних параметрів самовстановлювальних інструментальних блоків із С-подібною пружиною. Розроблено прикладну програму автоматизованого проектування, що включає розрахунок основних конструктивних розмірів деталей інструменту, вибір параметрів С-подібної пружини залежно від вихідних даних оброблюваних отворів (діаметр, довжина отвору, матеріал заготовки тощо), підбір режимів різання.

8. Результати роботи впроваджено у виробництво на ВАТ “Тернопільський комбайновий завод” для обробки деталей зварних рам бурякозбиральних машин і зірочок, що забезпечує зменшення похибки форми отвору в поперечному перерізі до 0,05-0,07 мм, шорсткість поверхні R_a 2,5-6,3 мкм, овальність отвору 0,03 мм, стійкість інструменту до перезаточування 180 хв.; на ТзОВ «Ватра-Технопрес» для обробки корпусів промислових світильників, за допомогою використання яких спрощено технологічний процес виготовлення деталі за рахунок відмови від проміжних операцій обробки отвору, а також передано для використання ТзОВ “Завод ”Альфа-Газпромкомплект” та впроваджено в навчальний процес підготовки фахівців освітньо-кваліфікаційного рівня бакалавр з напрямку 6.0902 «Інженерна механіка» для викладання дисциплін «Різальні інструменти», «САПР технологічних процесів, верстатів та інструментів» на кафедрі конструювання конструювання верстатів, інструментів та машин Тернопільського державного технічного університету імені Івана Пулюя. Економічний ефект від впровадження у виробництво самовстановлювальних інструментальних блоків із пружними зв’язками становить в середньому 2,0-4,5 тис. грн. під час обробки отворів в деталях типу корпус крана та зірочка з річною програмою випуску 231 та 4100 штук відповідно.

Публікації автора:

1. Луців І., Вовк Ю. Збірні комбіновані саморегульовані інструменти для зенкерування отворів. // Вісник Тернопільського державного технічного університету. - Тернопіль: ТДТУ, 2000. - т.5, №3. - С.33-38.

2. Мартиненко В.Я., Вовк Ю.Я. Обробка мостів бурякозбиральних комбайнів самовстановлюваними інструментами // Вісник Харківського державного технічного університету сільського господарства “Механізація сільського господарства”. - Харків: ХДТУСГ, 2003. - № 20. - С.343-346.

3. Луців І., Вовк Ю. Зенкерування отворів збірними самовстановлюваними інструментами // Всеукраїнський щомісячний науково-технічний і виробничий журнал “Машинознавство”. – Львів, 2003. - №4. - С.49-51.

4. Вовк Ю. До питання регулювання перехідного процесу врізання при обробці отворів з перекошеною поверхнею торця // Вісник Тернопільського державного технічного університету. - Тернопіль: ТДТУ, 2005. - .№3, т.10. - С.90-94.

5. Вовк Ю.Я. Експериментальне визначення зусиль різання при обробці отворів з перекошеним торцем // Вісник Харківського національного технічного університету сільського господарства ім. Петра Василенка. – Харків: ХНТУСГ, 2005. – Вип. №33. - С.53-57.

6. Вовк Ю.Я. Обґрунтування математичної моделі процесу обробки отворів підпружиненим інструментом // Вісник Харківського національного технічного університету сільського господарства ім. Петра Василенка. – Харків: ХНТУСГ, 2005. – Вип. №42. - С.231-236.

7. Деклараційний патент на винахід 62669А Україна, МКВ 7 В23В 51/10. Інструмент для обробки отворів / Луців І.В., Вовк Ю.Я. (Україна). №2003043862; Заявлено 25.04.2003; Опубл. 15.12.2003, Бюл. №12. – 3с.

8. Деклараційний патент на винахід 71511А Україна, МКВ 7 В23В 51/10. Інструмент для зенкерування отворів / Луців І.В., Вовк Ю.Я. (Україна). №20031312249; Заявлено 31.12.2003; Опубл. 15.12.2004, Бюл. №11. – 4с.

9. Деклараційний патент на корисну модель 7153 Україна, МКВ 7 В23В 51/10. Інструмент для обробки отворів / Луців І.В., Мартиненко В.Я., Вовк Ю.Я. (Україна) №20040907758, Заявлено 23.09.2004; Опубл. 15.06.2005, Бюл. 6. – 3с.

10. Луців І., Вовк Ю. Збірні комбіновані саморегульовані інструменти для зенкерування отворів. // Матеріали 4-ої науково-технічної конференції «Прогресивні матеріали, технології та обладнання в машино- і приладобудуванні» ТДТУ ім. І.Пулюя. – Тернопіль, 2000. - С.35.

11. Луців І., Вовк Ю. Адаптивне зенкерування інструментами з міжлезовим зв’язком. // Матеріали 5-ої наукової конференції ТДТУ ім. І.Пулюя. – Тернопіль, 2001. - С.32.

12. Луців І., Вовк Ю. Особливості процесу самовстановлювання чотирилезового інструменту для зенкерування отворів. // Матеріали 6-ої наукової конференції ТДТУ ім. І.Пулюя. – Тернопіль, 2002. - С.14.

13. Луців І.В. Вовк Ю.Я. Порівняльна характеристика процесу самовстановлювання чотирилезового інструменту для зенкерування отворів та існуючих самовстановлюваних інструментів. // Матеріали 3-ї Всеукраїнської конференції «Современные металлорежущие системы машиностроения».- Донецьк, 2002. - С.78-82.

14. Вовк Ю. Особливості оброки отворів самовстановлюваними інструментами з осьовими осциляціями. // Матеріали 7-ої наукової конференції ТДТУ ім. І.Пулюя. – Тернопіль, 2003. - С.51.

15. Луців І., Вовк Ю. Зенкерування отворів збірними самовстановлюваними інструментами // 6-й міжнародний симпозіум українських інженерів-механіків у Львові 21-23 травня 2003 року. – Тези доповідей. – Львів: КІНПАТРІ ЛТД., 2003 - С. 102.

16. Мартиненко В.Я., Вовк Ю.Я. Обробка мостів бурякозбиральних комбайнів самовстановлюваними інструментами // 4-а міжнародна науково-практична конференція «Сучасні проблеми землеробської механіки» у м. Харкові, 17-18 жовтня 2003 року . – Харків, 2003. - С.42.

17. Луців І.В., Мартиненко В.Я., Вовк Ю.Я. Використання біметалевих пружин у самовстановлюваних інструментах з осьовими осциляціями. // Матеріали 8-ої наукової конференції ТДТУ ім. І.Пулюя. – Тернопіль, 2004. - С.13.

18. Вовк Ю.Я. Використання пружинного зв’язку в самовстановлюваних інструментах. // Матеріали 8-ої наукової конференції ТДТУ ім. І.Пулюя. – Тернопіль, 2004. - С.37.

19. Вовк Ю. Дослідження процесу врізання при обробці отворів деталей із перекошеним торцем самовстановлюваними інструментами. // Матеріали 9-ої наукової конференції ТДТУ ім. І.Пулюя. – Тернопіль, 2005. - С.42.

20. Вовк Ю. Експериментальне визначення зусиль різання при обробці отворів в деталях з перекошеним торцем // 11-а Міжнародна науково-технічна конференція в м. Харків 2-3 червня 2005. – Харків, 2005. - С.77.

21. Луців І., Вовк Ю. До питання обробки отворів з перекошеною поверхнею торця самовстановлюваними інструментами // Тези доповідей 7-го міжнародного симпозіуму українських інженерів-механіків у Львові 18-20 травня 2005 року. – Тези доповідей. – Львів: КІНПАТРІ ЛТД., 2005. - С.87.

22. Луців І., Вовк Ю. Дослідження процесу обробки отворів з перекошеним торцем самовстановлюваними інструментами // 8-й міжнародний Симпозіум українських інженерів-механіків у м. Львові 23-25 травня 2007 року. – Тези доповідей. – Львів: КІНПАТРІ ЛТД., 2007 - С.103.

23. Вовк Ю. Стенд для визначення власних коливань плаваючого різального блоку самовстановлюваних інструментів. // Матеріали 11-ої наукової конференції ТДТУ ім. І.Пулюя. – Тернопіль, 2007. - С.24.