Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Технологiї в машинобудуваннi

ОЦІНКА ЕФЕКТИВНОСТІ ЗАСТОСУВАННЯ ТВЕРДИХ ЗМАЩУВАЛЬНИХ МАТЕРІАЛІВ ПРИ АЛМАЗНОМУ ШЛІФУВАННІ ТРУДНООБРОБНИХ СПЛАВІВ І СТАЛІВ

пн, 10 лют 2025 00:00:00 +0200

Проаналізовано результати досліджень алмазного шліфування важкооброблюваних матеріалів, що використовуються при виготовленні та ремонту авіаційної техніки: титанового сплаву ВТ-22 та жароміцної дисперсійно-твердіючої високолегованої нержавіючої сталі 10Х11Н23Т3МР. Шліфування проводилося з використанням твердих змащувальних матеріалів, що були розроблені авторами. Отримані результати дозволяють стверджувати, що тверді змащувальні матеріали здатні ефективно зменшувати роботу тертя. Стеаринову кислоту слід вважати основою для створення ТЗМ з подальшим удосконаленнямїх складу.

МОДЕЛЮВАННЯ ВПЛИВУ МАГНІТНО-РЕЗОНАНСНОЇ ОБРОБКИ МАТЕРІАЛІВ ТА ЇЇ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ПІДТВЕРДЖЕННЯ

пн, 10 лют 2025 00:00:00 +0200

Ця стаття зосереджена на аналізі впливу магнітно-резонансної обробки на матеріали та на практичному підтвердженні результатів моделювання. Розглядаючи комплексний вплив магнітних полів та резонансних вібрацій на мікроструктуру матеріалів, стаття вносить вклад у розуміння механізмів зміцнення та підвищення властивостей матеріалів. Автори розробили математичні моделі, що описують динаміку взаємодії між магнітними полями та механічними вібраціями, і виконали серію експериментів для перевірки цих моделей. Результати демонструють підвищення твердості, зносостійкості та інших ключових характеристик оброблених матеріалів, підтверджуючи потенціал магнітно-резонансної обробки в машинобудуванні. Дослідження також акцентує на значенні цієї технології для оптимізації життєвого циклу виробів, від проектування до утилізації, сприяючи сталому розвитку індустрії.

СТАТИЧНИЙ АНАЛІЗ ШПИНДЕЛЬНИХ ВАЛІВ НА НЕЛІНІЙНО ПРУЖНИХ ОПОРАХ ВЗАЄМОПОВ'ЯЗАНИХ ЖОРСТКОСТЕЙ

Валерій Львович Хавін, Євгеній Валерьєвич Хавін, Борис Миколайович Киркач — пн, 10 лют 2025 00:00:00 +0200

Шпиндельний вузол металорізального верстата визначає точність та продуктивність металообробки. Жорсткість шпиндельного вузла оцінюються пружними переміщеннями шпиндельного валу під впливом робочого навантаження. Коректне моделювання жорсткості підшипників є умовою отримання достовірних результатів під час аналізу жорсткості шпинделя. Запропоновано підхід для статичного аналізу шпиндельних валів, у яких пружна поведінка опор визначається матрицями взаємопов'язаних жорсткостей. Введено матрицю жорсткості, що зв'язує радіальні деформації підшипника у двох взаємно перпендикулярних напрямках та поздовжню деформацію з відповідними зусиллями. Ітераційне формування коефіцієнтів цієї матриці здійснюється методом Ньютона-Рафсона за значеннями зусиль та переміщень в опорі. Для вирішення задачі аналізу в матричній формі отримано систему рівнянь, нелінійність якої формується залежністю пов'язаних матриць жорсткості підшипників від зусиль. У пакеті MatLAB створено універсальну комп'ютерну програму для статичного аналізу шпиндельних валів, у яких пружна поведінка опор задається матрицями взаємопов'язаних жорсткостей. Розглянуто статичний аналіз шпиндельного валу на опорно-упорних підшипниках. Проведено порівняння з результатами для роздільного вигину у двох перпендикулярних площинах при розрахунку радіальних жорсткостей підшипників за моделлю Джонса-Харріса.

СТІЙКІСТЬ МЕТАЛОКОНСТРУКЦІЇ РАМИ ПАЛЕТНОГО СТЕЛЛАЖУ

Володимир Петрович Рубашка — пн, 10 лют 2025 00:00:00 +0200

Розглянуто питання аналізу стійкості рам збірно-розбірних палетних стелажів. Палетні стелажі пристосовані до мінімально можливого розміру займаної ними корисної площі приміщення, а також забезпечення зручного доступу до вантажів, що зберігаються. Необхідність розміщення максимальної кількості вантажів на мінімальній складській території висуває високі вимоги до методів проектування та розрахунку як стелажних систем в цілому так і їх окремих складових. елементів. Метою роботи є проведення досліджень стійкості рами, що є одним із основних конструктивних елементів металоконструкції всього палетного стелажу. Для цього розроблена комбінована розрахункова схема металоконструкції, що містить 3-мірні суцільні тіла, тонкостінні оболонкові конструкції та балкові структури. Схема враховує особливості конструкції стойок, розкосів рами, підп'ятників, а також основні конструктивні особливості болтових з'єднань, що зв'язують ці елементи. Як метод дослідження пропонується кінцево-елементний підхід, що дозволяє повною мірою врахувати всі конструктивні особливості складових елементів та характер їх з'єднання у збірно-розбірній конструкції. Було проведено дослідження впливу болтових з'єднань розкосів зі стійками на стійкість як окремої стійки, так і всієї рами. Проведено аналіз різних типів розкісних систем на сталість металоконструкції рами. В результаті проведених досліджень оцінювалися шляхи підвищення стійкості стелажних систем при використанні можливості їх конструктивної перебудови за рахунок властивостей збірно-розбірних вузлів. З'ясовано, що наявність болтових з'єднань якісно змінює поведінку стійок відкритого поперечного перерізу при втраті стійкості.

РЕГУЛЮВАННЯ ТЕПЛОВИМИ ПРОЦЕСАМИ ПІД ЧАС ЕЛЕКТРОЕРОЗІЙНОГО ШЛІФУВАННЯ ЗІ ЗМІННОЮ ПОЛЯРНІСТЮ ЕЛЕКТРОДІВ

Роман Михайлович Стрельчук — пн, 10 лют 2025 00:00:00 +0200

Досліджено температурний режим під час електроерозійного шліфування з періодичною зміною полярності електродів. Особливу увагу приділено аналізу теплових явищ, що виникають у зоні різання, та їх впливу на якість оброблюваної поверхні. Використовуючи графічне середовище Thirdwavesys, було проведено моделювання процесу, що дозволило створити імітаційну модель, яка враховує вплив теплових імпульсів на активний опір міжелектродного зазору та параметри електророзрядних імпульсів. Експериментальні дослідження показали, що електричні процеси в міжелектродному зазорі мають коливальний характер, що впливає на тепловий режим. Отримані результати дозволили розробити математичну модель, яка точно відображає реальні електричні процеси, що відбуваються в зоні різання. Це забезпечує більш точне прогнозування поведінки різального інструменту і оброблюваного матеріалу, підвищуючи ефективність та якість процесу електроерозійного шліфування. Загалом, дослідження підтверджують важливість контролю температури для досягнення стабільної якості обробки і мінімізації термічних деформацій. Висновки цієї роботи сприятимуть подальшому розвитку технологій електроерозійного шліфування та їх застосуванню в промисловості для обробки високоякісних деталей з важкооброблюваних матеріалів.

ДОСЛІДЖЕННЯ МЕХАНІЗМУ ЗАОКРУГЛЕННЯ РІЖУЧИХ КРОМОК ЧЕРВ'ЯЧНИХ ТВЕРДОСПЛАВНИХ МОДУЛЬНИХ І НЕМОДУЛЬНИХ ФРЕЗ ПРИ ЗУБЧАСТІЙ ОБРОБЦІ

пн, 10 лют 2025 00:00:00 +0200

Наукові основи досліджень процесів заокруглення кромок твердосплавних інструментів при зубчастій обробці базуються на ключових положеннях теорії зносу, механіки різання та трибології. Формування прогнозованих округлень з радіусом у межах 20–200 мкм залежить від режимів різання та умов обробки. Зменшення мікросколів на кромках та оптимізація геометрії ріжучих елементів дозволяють підвищити міцність та зносостійкість інструментів. У початковій стадії віброабразивної обробки переважає макрокрихке руйнування кромок з нелінійною кінетикою – відділення зернових щебенів, порівнянних з радіусом округлення, у кінцевій стадії – мікрокрихке з лінійним – відділення поодиноких зерен, порівнянних з висотою нерівностей. Момент переходу визначається величиною округлення, яка критична для макроміцності. Показана перевага експоненціальної моделі, отриманої при розв'язанні диференціального рівняння для опису залежності радіуса округлення від початкового радіуса, кута заточування і тривалості обробки для різних комбінацій наповнювачів і оброблюваних твердих сплавів. Кінетика інших мікрогеометричних параметрів описується тієї ж моделлю, але з кінцевим загасанням замість лінійного перетину.

ПОРІВНЯЛЬНИЙ АНАЛІЗ ФОРМОЗМІНИ ПРИ ОТРИМАННІ ВИРОБУ ВІЛЬНИМ ЗГИНАННЯМ

пн, 10 лют 2025 00:00:00 +0200

У статті проведено порівняльний аналіз формозміни прутка при деформуванні його в рухомій матриці із застосуванням програмних комплексів Abaqus та Qform. Проведено аналіз підходів до визначення форми профілю, що утворюється за допомогою рухомої матриці. Розглянуто методи аналізу формозміни при отриманні виробу вільним згинанням, що базуються на прогнозуванні об’ємної нерівномірності деформації металу в процесах обробки тиском та визначення викривлення виробу. Для процесу моделювання гнуття виробу в рухомій матриці був обраний пруток, алгоритм руху рухомої матриці та подачі прутка. В результаті моделювання встановлено, що отримані моделі виробу в даних програмних комплексах однакові за своєю геометрією. Базуючись на методах аналізу формозміни при отриманні виробу вільним згинанням був проведений аналіз нерівномірності розподілу параметрів деформування та визначення викривлення заготовки в процесі деформації. Встановлено, що в заготовці спостерігається значна нерівномірність деформації, яка зумовлена обраною схемою формозміни. Запропоновані підходи до подальших досліджень.

ТЕХНОЛОГІЧНІ ІННОВАЦІЇ ЯК ЗАСІБ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ КОНКУРЕНТНОЇ ПЕРЕВАГИ МІКРО, МАЛИХ І СЕРЕДНІХ МАШИНОБУДІВНИХ ПІДПРИЄМСТВ

пн, 10 лют 2025 00:00:00 +0200

Досліджено стан, динаміку та тенденції розвитку машинобудівної галузі промисловості України. Визначено характер та особливості технологічної складової інноваційного розвитку галузі, досліджені поточний стан та динаміка інноваційного розвитку машинобудування. Це дозволило, із урахуванням обох складових, виявити проблемні зони технологічного інноваційного розвитку машинобудування України. В рамках дослідження розглянуті особливості функціонування мікро, малих та середніх машинобудівних підприємств (ММСП) щодо впровадження у виробничий процес технологічних інновацій і набуття ними конкурентних переваг. Зазначено, що інноваційна діяльність ММСП є одним з головних факторів економічного зростання країни та забезпечення, в умовах ринкової конкуренції, її стійкого економічного і соціального розвитку. Розглянуто теоретичні засади, стан інноваційних процесів та їх вплив на формування інноваційної активності промислових підприємств. Зазначено, що інноваційні технології є ключовим фактором успіху сучасного бізнесу, їх впровадження дозволяє підприємствам підтримувати конкурентоспроможність, залучати та утримувати клієнтів, а також - стимулювати їхній розвиток та зростання. Зазначено, що Четверта промислова революція («Індустрія 4,0») проявляється в мінімізації втручання людини у виробництво, коли різні системи поєднуються між собою, обмінюються даними і автоматизується процес прийняття рішень. Виявлено, що, під час повномасштабної війни, що триває в Україні, роль ММСП в економіці помітно зросла. Мікро, малі та середні підприємства почали виробляти машинобудівну продукцію військового призначення в рамках оборонного заказу. В ході дослідження були проаналізовані статистичні дані функціонування машинобудівних підприємств України протягом останніх 10-12 років, встановлені основні закономірності їх зміни, визначені основні чинники, що вплинули на цей процес. Запропоновані шляхи щодо зниження негативного впливу цих факторів на розвиток ММСП машинобудівної галузі промисловості, надані рекомендації щодо впровадження технологічних інновацій та інших складових «Індустрії 4.0» у процеси автоматизації виробничих процесів на машинобудівних ММСП України з метою отримання ними певних конкурентних переваг.

АНАЛІЗ ТА ДОСЛІДЖЕННЯ ТЕХНОЛОГІЇ КУВАННЯ ГАКІВ

Віталій Леонідович Чухліб, Костянтин Дмитрович Колісник — пн, 10 лют 2025 00:00:00 +0200

У роботі проведено аналіз технології кування гаків великої вантажопідйомності. Розглянуто операції кування для виготовлення гаків та комбінування операцій осаджування і протягування і розглянуто якість кування гаків. Зробивши аналіз було сформовано основні вимоги до якості кування гаків. Проведено моделювання процесу осаджування з послідовним протягуванням заготовки кованого гаку, а також проведено моделювання процесу протягування без осаджування заготовки та їх вплив на деформований стан та розподіл деформації по перетину заготовки. Аналіз розподілу деформації по перетину заготовки зроблено методом прогнозування нерівномірності деформації металу при осаджуванні і протягуванні, а також тільки при протягуванні без осаджування заготовки. Розрахували у двох випадках показник нерівномірності деформації заготовок в поперечному перерізі при протягуванні та побудували графіки нерівномірності деформацій, який показав більш доцільне використання послідовного осаджування та протягування, які забезпечують підвищення якості кованого гаку.

ТЕОРЕТИЧНИЙ АНАЛІЗ ЗАКОНОМІРНОСТЕЙ ФОРМУВАННЯ ШОРСТКОСТІ ОБРОБЛЮВАНОЇ ПОВЕРХНІ ПІД ЧАС ШЛІФУВАННЯ ТА АБРАЗИВНОГО ПОЛІРУВАННЯ

Федір Васильович Новіков — пн, 10 лют 2025 00:00:00 +0200

Розроблено математичні моделі визначення параметрів шорсткості оброблюваної поверхні під час шліфування алмазними кругами із ріжучими одновисотно розташованими зернами та представленими, відповідно, у формі конусів (гостровершинних зерен), усічених конусів (пов'язаних зі зношуванням алмазних зерен) і сфер. Розрахунками встановлено, що у першому випадку відношення параметрів шорсткості поверхні =4. У другому випадку зі збільшенням зношування алмазних зерен параметр шорсткості поверхні зменшується, а відношення може значно перевищувати значення =4. Це відповідає експериментальним даним, згідно яким відношення під час шліфування може змінюватися у межах 4 … 11, а під час абразивного полірування досягати значення 30 і більше, що пов'язано зі значною кількістю зерен, які приймають участь у формуванні шорсткості поверхні. Ще більших значень та, відповідно, менших значень параметра досягнуто у третьому випадку. Із фізичної точки зору це пов'язано зі зменшенням відомого відношення (товщини зрізу на радіус зерна) у результаті переходу від процесу різання до процесу пружно-пластичного деформування оброблюваного матеріалу, оскільки . Отже, суттєво зменшити висотні параметри шорсткості поверхні під час шліфування і абразивного полірування можна шляхом збільшення кількості зерен (у формі сфери), які приймають участь у формуванні шорсткості поверхні, та їх одновисотного розташування на робочій поверхні абразивного інструмента.

ЕНЕРГОЕФЕКТИВНІСТЬ ІМПУЛЬСНОГО ШВИДКІСНОГО ЗУБОФРЕЗЕРУВАННЯ З УРАХУВАННЯМ АТОМНОГО ПІДХОДУ

пн, 10 лют 2025 00:00:00 +0200

Розглянуто механізм утворення з'єднаної (сегментованої) стружки за високих швидкостей зубофрезерування. Показано, що це явище пов'язане зі збільшенням межі текучості металу та зменшенням його пластичності зі збільшенням швидкості різання, а отже, і швидкості деформації. Збільшення швидкості деформації зі збільшенням швидкості різання створює менш енергоємний крихкий механізм руйнування стружкових елементів. Це, своєю чергою, призводить до зменшення ступеня деформації розрізаного шару, зусиль різання та усадки стружки. Вплив типу кристалічної решітки оброблюваного матеріалу на зовнішній вигляд стружки проявляється через енергію розриву штабелювання, яка впливає на формування дислокаційної структури в зоні стружкоутворення, що визначає вихідні параметри процесу різання: опір пластичній деформації, сили різання, ступінь деформації та усадку різаного шару. Застосування атомного підходу відкриває широкі можливості вдосконалення швидкісного імпульсного зубофрезерування, зокрема, поліпшення енергоефективності фрезерування. Визначено залежності між фізичними параметрами при швидкісному зубофрезеруванні: потужності, швидкості різання, енергією розриву міжатомних зв'язків у кластерах металу. Знайдено два напрями підвищення енергоефективності імпульсного швидкісного зубофрезерування: можливе зменшення потужності електродвигуна, що приводить, і використання енергії розриву міжатомних зв'язків у подальшому фрезеруванні.

ДОСЛІДЖЕННЯ ТА ВДОСКОНАЛЕННЯ ЗБІРНИХ РІЗЦІВ ДЛЯ ПОПЕРЕЧНОГО ТОЧІННЯ НА ВАЖКИХ ВЕРСТАТАХ

Євген Васильович Мироненко, Сергій Леонідович Миранцов, Олег Євгенович Мироненко — пн, 10 лют 2025 00:00:00 +0200

В статті наведені дослідження збірних прорізних різців для важких токарних і карусельних верстатів, які призначені для прорізання глибоких пазів шириною від 32 до 40 мм у деталях типу тіл обертання. У якості методів досліджень використовувалося імітаційне моделювання тривимірного напружено-деформованого стану збірних конструкцій різців, імітаційне моделювання динамічної поведінки інструментів: гармонійний аналіз (аналіз власних частот); перехідний процес навантаження різальної пластини під час врізання інструменту в деталь (реакція на східчасте навантаження); реакція конструкції на гармонійне навантаження. У якості дослідного інструментарію використаний метод скінчених елементів. В процесі досліджень виконаний порівняльний аналіз конструкцій збірних різців з точку зору міцності різальної пластини інструменту та жорсткості її закріплення в корпусі інструмента. Проаналізований вплив способу базування різальної пластини в корпусі інструменту, її конструктивних параметрів та конструктивних параметрів елементів вузлу закріплення. Запропоновано конструктивне вдосконалення вузлу механічного закріплення.