Фомин Илья Александрович

Факультет инженерной механики и машиностроения

Кафедра технологии машиностроения

Специальность: Технология машиностроения

Тема выпускной работы:

Технологическое обеспечение процессов комбинированной функционально-ориентированной отделочной обработки специальных металлорежущих инструментов

Научный руководитель: Профессор, д.т.н. Михайлов Александр Николаевич

---

Об авторе | Библиотека | Ссылки | Отчет о поиске | Самолеты МиГ

---

Реферат по теме выпускной работы

Актуальность работы

      Подобно тому, как искусство реализуется в произведениях, а талант — в красоте этих произведений, техника проявляет себя в изделиях, а качество их - в совокупности свойств и полезности [7]. В технике, технологии служат средством для изготовления изделий. При этом существующие технологии непрерывно совершенствуются и создаются новые, обеспечивающие существенное повышение свойств изделий. Это ведет к эволюционному развитию технологий и техносферы в целом.

      Можно отметить, что современная эпоха научно-технического прогресса сделала еще более актуальной проблему непрерывного развития техники, создания принципиально новых технологий и технологических, систем. Вектор развития техносферы охватывает все более новые и перспективные направления, увеличивает мощность и интенсивность научно-технического прогресса. Этот процесс всесторонне распространяется на технологии машиностроения и смежные области народного хозяйства.

      В последнее время, в связи со стремительным развитием техносферы непрерывно совершенствуются технологии машиностроения, широко развиваются и обновляются общие подходы создания технологических процессов и технологий, создаются качественно новые технологии. К таким технологиям, технологиям нового класса, относятся и функционально-ориентированные технологии изготовления изделий машиностроения.

     Существующие технологии в процессе изготовления изделия обычно обеспечивают эксплуатационные свойства для всего изделия или его элементов. То есть здесь, приспосабливается обычно все изделие к максимальным условиям эксплуатации. Это в ряде случаев ведет к повышению себестоимости изготовления изделия, а иногда к снижению эксплуатационных свойств. Поэтому в процессе реализации технологий необходимо более тонко и прецизионно реализовывать технологические воздействия на местном уровне в зависимости от всех особенностей эксплуатации функциональных элементов изделий и действия функций в нано, микро, макро зонах и участках изделия.

Цели и задачи исследования

     Главной целью работы является повышение долговечности и износостойкости режущего инструмента на основе применения комбинированной функционально-ориентированной технологии.

     Для достижения цели в работе поставлены следующие задачи:

1. Обосновать целесообразность использования комбинированной функционально-ориентированной технологий как окончательного метода механической обработки специальных металлорежущих инструментов.
2. Исследовать функциональные зоны и условия работы инструмента.
3. Исследовать различное сочетание функционально-ориентированных слоев и их влияние на работу инструмента.
4. Разработка технологического процесса обработки специального металлорежущего инструмента на базе комбинированной функционально-ориентированной обработке .
5. Разработать рекомендации по выбору параметров при комбинированной функционально-ориентированной отделочной обработке.

Обзор существующих исследований

     Данная технология является новой, поэтому в мире немного людей которые сейчас этим вплотную занимаются и проводят исследования.

      Одним из главных исследователей в этой области является профессор кафедры «Технология машиностроения» Донецкого Национального Технического университета Михайлов Александр Николаевич. В его главной работе по этой теме [1] он представил основы функционально-ориентированных технологий в машиностроении. Также под его руководством проводятся практические исследования в этой области.

Научная новизна

      Научная значимость работы заключается:

Определение режимов резания и условий работы инструмента после комбинированной функционально-ориентированной отделочной обработки.

Разработка методики расчета параметров эксплуатационных свойств: износостойкости, прочности.

Технологическое обеспечение процессов комбинированной функционально-ориентированной отделочной обработки специальных металлорежущих инструментов

      Функционально-ориентированная технология изготовления изделия машиностроения [3] это специальная технология, базирующаяся на функционально-ориентированных технологическом процессе и технологической системе. Она основана на точной топологически ориентированной реализации необходимого множества алгоритмов технологического воздействия орудий и средств обработки в необходимые нано, микро, макро зоны и участки изделия, которые функционально соответствуют условиям их эксплуатации в каждой отдельной его зоне. При этом их вид, тип, вариант, количество, качество и алгоритм технологического воздействия целенаправленно определяются, а также топологически, функционально и количественно ориентируются при их реализации в отдельные зоны изделия в зависимости от заданных функциональных особенностей их эксплуатации. Применение функционально-ориентированных технологий для изделий машиностроения позволяет максимально повысить их общие эксплуатационные параметры за счет местного увеличения технических возможностей и свойств отдельных элементов, поверхностей и/или зон изделия в зависимости от функциональных местных особенностей их эксплуатации. При этом изделия машиностроения, изготавливаемые по предлагаемым технологиям, максимально адаптируются по своим свойствам к особенностям их эксплуатации и проявляют свой полный потенциал возможностей в работе.

      Следует отметить, что предлагаемый новый класс технологий усложняет процесс изготовления изделий, но в целом обеспечивает качественно новую совокупность свойств и меру полезности изделий машиностроения при эксплуатации. Это дает возможность существенно повысить технико-экономические показатели эксплуатации и использования машин и технических систем.

      Применение комбинированной функционально-ориентированной технологии при производстве металлорежущих инструментов происходит в несколько этапов:

1. Формообразование металлорежущего инструмента по уже существующим технологиям с получением всей необходимой геометрии но без окончательной заточки режущей кромки.





Рис.1 Специальные фрезы до нанесения покрытия

2. Подготовка поверхности к нанесению покрытия: происходит шлифовка и полировка режущих кромок инструмента
3. Ориентированная пневмоструйная обработка: на установке УЗГ 4-1 происходит бомбардирование порошком черного кремния режущих кромок инструмента, тем самым поверхностно упрочняя их, и получается необходимый радиус закругления режущей кромки.




Рис.2 Установка УЗГ 4-1 для пневмоструйной ориентированной обработки





Рис.3 Порошок карбида кремния черного

4. Ультразвуковая обработка поверхности: в специальном оборудование в специальном растворе происходит очистка.




Рис.4 Оборудование для ультразвуковой очистки.

5. Обезжиривание химической обработкой поверхности: инструмент обрабатывается бензином, ацетоном и спиртом
6. Очистка тлеющим разрядом в вакуумной камере под давлением 7•10-3Па в течение 10 мин.
7. Ионная бомбардировка в вакуумной камере инструмента в течение 5 мин под давлением 5•10-3Па
8. Прогрев инструмента в вакуумной камере в течение 5 мин под давлением 5•10-3Па
9. Металлизация поверхностного слоя инструмента на глубину 0,1мкм в вакуумной камере в течение 2 мин под давлением 3•10-3Па




Рис.5 Пример металлизации изделий в вакуумной камере.

(Анимация сделана в программе Gif animator: количество кадров - 23, количество циклов - 5, размер - 153Кб)

10. Нанесения покрытия на инструмент толщиной 0,7мкм в вакуумной камере течение 10 мин под давлением 4•10-3Па
11. Охлаждение инструмента в вакуумной камере в течение 10 мин.

      На выходе получаем с виду обычный металлорежущий инструмент, но с совершенно новыми качественными свойствами.

Рис.6 Фрезы после нанесения покрытия.

     Получаем повышение износостойкости инструмента в 3-4 раза.

     Убираем микротрещины на режущей кромке.

Выводы

Нетрадиционные эксплуатационные свойства изделия и высокие технико-экономические показатели изделия при его изготовлении и экс-плуатации обеспечиваются за счет следующего:

1. прецизионного обеспечения местных свойств изделия
2. обеспечения свойств изделия в зависимости от особенностей его эксплуатации и действия эксплуатационных функций
3. реализации группы особых принципов ориентации свойств изделия
4. реализации свойств изделия по уровням глубины технологии
5. полной адаптации свойств изделия при изготовлении к особенностям его эксплуатации в машине или технологической системе
6. обеспечения заданного эксплуатационного потенциала изделия
7. обеспечения требуемого эксплуатационного потенциала изделия
8. обеспечения предельного или максимального эксплуатационного потенциала изделия
9. реализации высоких технико-экономических показателей изготовления и эксплуатации изделия

Внимание!!!

      Магистерская работа на 09.06.2010 находится в стадии разработки, поэтому в дальнейшем возможны изменения. Окончательный вариант будет готов к декабрю 2010 года. В случае необходимости за информацией можете обратиться ко мне или моему научному руководителю.

Литература

1. Михайлов А.Н. Основы синтеза функционально-ориентированных технологий машиностроения. - Донецк: ДонНТУ, 20О9. - 346 с.
2. Методы поиска новых технических решений / Под ред. А.И. По-ловинкина. - Йошкар-Ола: Map. кн. изд-во, 1976. - 192 с.
3. Митрофанов СП. Групповая технология машиностроительного производства. - Л.: Машиностроение, 1983. Т. 1, - 404 с; Т. 2, - 376 с.
4. Михайлов А.Н. Некоторые аспекты создания технологий будущего // Новые технологии и системы обработки в машиностроении: Тезисы докладов научно-технической конференции. - Донецк: ДонГТУ, 1994. С. 87-90.
5. Михайлов А.Н. Общий подход в создании функционально-ориентированных и интегрированных технологий машиностроения // Машиностроение и техносфера XXI века. Сборник трудов XII международной научно-технической конференции в г. Севастополе 12-17 сентября 2005 г. В 5-ти томах. - Донецк: ДонНТУ, 2005. Т. 2. С. 261-275.
6. Михайлов А.Н. Общий теоретический подход создания новых прогрессивных технологий // Прогрессивные технологии машиностроения и современность: Сб. трудов международной научно-технической конференции. - Донецк: ДонГТУ, 1997. С 168-171.
7. Михайлов А.Н. Основные принципы и особенности синтеза функционально-ориентированных технологий машиностроения // Маши¬ностроение и техносфера XXI века. Сборник трудов XIII международной научно-технической конференции в г. Севастополе 11-16 сентября 2006 г. В 5-ти томах. - Донецк: ДонНТУ, 2006.Т. 3. С. 61-77.
8. Михайлов А.Н. Основы синтеза поточно-пространственных технологических систем непрерывного де&ствия. - Донецк: ДонНТУ, 2002. -379 с.
9. Михайлов А.Н. Основы проектирования и автоматизации производственных процессов на базе технологий непрерывного действия. - Донецк: ДонНТУ, 2006. - 421 с.
10. Михайлов А.Н. Общие особенности функционально-ориентированных технологий и принципы ориентации их технологическихвоздействий и свойств изделий // Машиностроение и техносфера XXI века.Сборник трудов XIV международной научно-технической конференции в г. Севастополе 17-22 сентября 2007 г. В 5-ти томах. - Донецк: ДонНТУ,2007. Т. 3. С. 38-52.
11. Михайлов А.Н. Перспективы создания и развития прогрессивных технологий машиностроения // Машиностроение и техносфера на рубеже XXI века: Сб. трудов международной научно-технической конференции в г. Севастополе 11-17 сентября 2000 г. - Донецк: ДонГТУ, 2000. С86-95.
12. Михайлов А.Н. Факторы эволюционного процесса развития новых технологий машиностроения // Прогрессивная техника и технологии машиностроения: Тезисы докладов международной научно- технической конференции. - Донецк: ДонГТУ, 1995. С. 168-171.
13. Михайлов А.Н. Основные принципы и особенности синтеза функционально-ориентированных технологий машиностроения. // Упрочняющие технологии и покрытия. - М.: Машиностроение,. №2. 2007. С. 44 -53.
14. Михайлов А.Н., Михайлова Е.А.. Общая классификация вакуумных ионно-плазменных покрытий на внутренних цилиндрических поверхностях изделий машиностроения. // Упрочняющие технологии и покрытия. - М.: Машиностроение,. №7. 2006. С. 3 - 6.
15. Михайлов А.Н., Михайлов В.А., Михайлова Е.А. Ионно-плазменные вакуумные покрытия - основа широкого повышения качестваизделий машиностроения. // Прогрессивные технологии и системы машиностроения: Международный сб. научных трудов. - Донецк: ДонНТУ,2004. Вып. 28. С. 108-116.