ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………..…5
ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ В
ОБЛАСТИ АБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКИ ДЛИННОМЕРНЫХ
ИЗДЕЛИЙ ИЗ ТИТАНОВЫХ И АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ …………… 13
1.1. Область применения титановых и алюминиевых сплавов…….…………. 13
1.2. Обзор и анализ методов обработки длинномерных изделий….………… 19
1.3. Оборудование для ленточного шлифования…………………….……..… 28
1.4. Ретроспективный обзор математических моделей
абразивно-алмазной обработки………………………………..……………….. 31
1.5. Выводы. Цель и задачи исследования……….…………………………….. 43

ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА
ЛЕНТОЧНОГО РОТАЦИОННОГО ШЛИФОВАНИЯ
ДЛИННОМЕРНЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ЗАГОТОВОК………………….. 46
2.1. Системный анализ операции ленточного ротационного шлифования…..46
2.2. Математическое моделирование процесса ленточного ротационного
шлифования длинномерных цилиндрических заготовок…………………….. 54
2.2.1. Баланс перемещений в технологической системе при ленточном
ротационном шлифовании….…………………………………………………… 54
2.2.2. Вычисление вероятности удаления материала в зоне контакта
заготовки со шлифовальной лентой……………..………………………………59
2.3. Прогнозирование параметров качества обработанных поверхностей…. 65
2.4. Моделирование температур при ленточном
ротационном шлифовании……………………………………………………… 68
2.5. Моделирование глубины дефектного слоя……………………..………… 74
2.6. Выводы……………………………………………………………………… 74
ГЛАВА 3. МЕТОДИКА И РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ
ИССЛЕДОВАНИЙ……………………………………………………..………. 77
3.1. Задачи и методики экспериментальных исследований……………………77
3.2. Результаты экспериментальных исследований…….………………………91
3.2.1. Результаты исследований химического состава………..………………. 91
3.2.2. Получение математической модели определения
тангенциальной составляющей силы резания…………………………………92
3.2.3. Получение математической модели определения коэффициента
стружкообразования …………………………………………………………. 98
3.2.4. Оценка эффективности смазочно-охлаждающих технологических
сред при ленточном шлифовании прутков из титановых сплавов………….. 106
3.2.5. Исследование механизма взаимодействия СОТС с материалом
заготовки при шлифовании деталей из титанового сплава в присутствии
неорганических солей………………………………………………………….. 110
3.2.6. Результаты экспериментальных исследований зависимости
контактных температур от режимов резания ……………………………..…. 113
3.2.7. Результаты экспериментальных исследований влияния упрочнения
поверхностного слоя заготовок из алюминиевых сплавов на стойкость
абразивной ленты……………………….……………………….………….…… 115
3.2.8. Результаты экспериментальных исследований
производительности и стойкости абразивной ленты………………..………… 118
3.2.9. Экспериментальные исследования шероховатости поверхности…….. 124
3.3. Выводы………………………………………………………………….…… 127

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ КОМПЛЕКСА ДЛЯ
ЛЕНТОЧНОГО РОТАЦИОННОГО ШЛИФОВАНИЯ ДЛИННОМЕРНЫХ
ЗАГОТОВОК И МЕТОДИКА РАСЧЁТА РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ ДЛЯ
ОПЕРАЦИИ ЛЕНТОЧНОГО РОТАЦИОННОГО ШЛИФОВАНИЯ.………. 130
4.1. Разработка конструкции комплекса для ленточного ротационного
шлифования длинномерных заготовок………………………………………. 130
4.2. Разработка методики расчёта режимов резания для операции
ленточного ротационного шлифования………………………………………… 134
4.3. Внедрение и проверка результатов исследования………………………… 152
4.4. Выводы……………………………………………………………………… 154

ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………..………… 156
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ…………….… 158
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ………………………………………………………. 163
ПРИЛОЖЕНИЕ А…………………………………………………………….…. 185
ПРИЛОЖЕНИЕ Б………………………………………………………………. 186
ПРИЛОЖЕНИЕ В………………………………………………………………. 199

Во введении отражена актуальность темы и обоснована необходимость обеспечения
качества длинномерных цилиндрических заготовок из алюминиевых и титановых сплавов при обработке на операциях ЛРШ; обоснованы направления исследований; определены цель и научные задачи работы; перечислены основные результаты с оценкой их научной новизны, теоретического и практического значения; указаны методология и методы исследования, описана структура работы.
Первая глава посвящена анализу современного состояния исследований и формированию задач, решение которых необходимо для достижения поставленной цели диссертационной работы, рассмотрена концепция повышения эффективности обработки длинномерных цилиндрических заготовок из алюминиевых и титановых сплавов на операциях ЛРШ. Анализ показал, что вопросы обеспечения показателей качества длинномерных цилиндрических деталей из алюминиевых и титановых сплавов при ЛРШ не достаточно изучены и требуют дальнейшей детальной проработки.
Вторая глава диссертации посвящена построению комплексной модели, позволяющей прогнозировать состояние технологической системы на операциях ЛРШ. Решение такой задачи возможно только путем вскрытия состава и структуры всей системы с учетом ранее разработанных моделей и эмпирических данных. Для решения задач диссертационных исследований процесс ЛРШ рассмотрен на базе физической модели финишной обработки металлов, как динамическая система, где процесс
формообразования поверхности исследуется не только в пространстве, но и во времени. При структурном анализе технологический процесс разделен по функциональным признакам на подсистемы: «абразивная лента»; «заготовка»; «зона контакта»; «станок– приспособление»; «смазочно-охлаждающая технологическая среда». Определены входные, выходные переменные и параметры состояния каждой из подсистем. На основании рассмотренных связей сформулирована задача моделирования подсистем с целью расчета циклов управления операцией. Математическая модель процесса ЛРШ должна учитывать как макроявления, так и микроявления, происходящие при взаимодействии инструмента с поверхностным слоем заготовки. К макроявлениям можно отнести упругие деформации в технологической системе: вибрации, износ абразивной ленты, наследственность перемещений; к микроявлениям – процессы, характеризующие взаимодействие абразивных зерен с обрабатываемым материалом.
Исходя из геометрического анализа зоны «инструмент-заготовка», в работе получено разностное уравнение, описывающее баланс перемещений в технологической системе, позволяющее находить величину приращения силы давления абразивной ленты для лю- бого оборота (прохода) абразивной ленты (рисунок 1):
A t R r A A , (1) i fi i i1 y T
где r – съем материала; R – износ абразивной ленты; A ,A – упругие i1 i yT
деформации, температурные деформации в технологической системе соответственно; A – изменение расстояния от базовой поверхности ленты до центра вращения планшайбы станка; tfi – приращение фактической глубины микрорезания; i – номер
прохода (оборота).
Данное уравнение может быть решено только в том случае, если известны
зависимости, описывающие съем материала, износ инструмента, упругие и температурные деформации в технологической системе.
Удаление материала в зоне контакта (рисунок 1) в результате процесса ЛРШ можно рассматривать как случайное событие, характеризуемое вероятностью удаления материала заготовки (рисунок 2), которая определяется как:
P(M)1exp(a0 a1(y,)), (2)
где a0 – показатель, определяющий вероятность удаления материала на уровне y до
входа поверхности в зону контакта детали с кругом; a1 ( y, ) – показатель, определяю-
щий изменение вероятности удаления материала в зоне контакта детали с кругом за счет протекания процессов механического резания; y – расстояние от наружной поверхности заготовки до рассматриваемого уровня;  – текущий момент времени.
Рисунок 1 – Схема процесса ЛРШ; 1 – планшайба; 2 ведомый ролик; 3 – ведущий ролик; 4 – натяжной ролик; 5 – обрабатываемая заготовка; 6 – абразивная лента
Рисунок 2 – Схема взаимодействия абразивной ленты с обрабатываемой поверхностью на микроуровне; h – рас- стояние от вершины зерна до рассматриваемого уровня; tf – фактическая глубина микрорезания; du – толщина
единичного участка поверхности; u – расстояние от условной наружной поверхности инструмента до единич- ного участка поверхности толщиной du .
Для расчета показателя a1 ( y, ) , определяющего изменение вероятности удаления
материала в зоне контакта, получено интегральное уравнение:
 ttfy
aK nC(VV )(t yu)mu1dud, (3)
1cHgblpf u00
где t – время протекания процесса; u – расстояние от условной наружной поверхно- сти инструмента до единичного участка поверхности толщиной du ; Kc – коэффициент
стружкообразования, учитывающий, что не весь материал удаляется из объема риски, а часть его вытесняется и образует по краям риски навалы; ng – количество зерен в едини-
це объема рабочего слоя инструмента; Hu – величина слоя рабочей поверхности ленты, в пределах которого подсчитывается ng ; Vl – скорость абразивной ленты; Vp – скорость пе- ремещения пятна контакта при вращении планшайбы; tf – фактическая глубина микроре- зания; χ , Cb , m – коэффициенты, зависящие от характеристик инструмента.
После интегрирования зависимости (3) получена зависимость, позволяющая рассчи- тывать показатель степени a1 при экспоненте в уравнении (2), которая имеет вид:
a KcngVlCbГ()Г(m1) l (t y)m, (4) 1 H  Г( m   1) V f
up
где Г(), Г(m1), Г(m1) –соответствующиегамма-функции; l –длинаконтакта
абразивной ленты и заготовки, l   d / 360 , где d – диаметр заготовки;  – угол охвата абразивной лентой заготовки.
Для принятых условий шлифования по данным экспериментальных исследований Но- воселова Ю.К. в работе приняты частные значения коэффициентов  1,5, m=0,5. Учиты-
вая, что Cb  2 g , где g – радиус округления при вершине зерна, обозначив значение вероятности P(M )  0 , после подстановки (4) в (2) получена зависимость:
ln 1 a 0,03КсngVl gd(t y)2, (5) 10 HVf
0up
Для установившегося процесса ленточного шлифования:

ak Gk(tfk yk r) , (6)
гдеm;G lnVCГ()Г(m1)/VHГ(m1). kglbpu
На k-м контакте абразивные зерна внедряются в материал на глубину t fk , с поверхно-
сти удаляется слой материала r . Величина съема материала за k-й контакт поверхности со шлифовальной лентой численно равна смещению к центру заготовки уровня с приня- той вероятностью удаления материала и вычисляется из уравнения (2), которое при yk  0
имеет вид:

ln(1m)Gk(tfk r) a0. (7)
На основании уравнения (7) получено выражение для расчета съёма материала:
   1, 5
r tfk ln(1m)a0 /Gk  , которое при частных значениях
функций, определенных по таблицам Г()Г(1,5)1  , Г(m1)Г(3)2 и Cb 2 g ,
l   d / 360 , и при значениях вероятности  m =0,9975, принятых
, m=0,5, гамма для наиболее
профилограмм (8)
выступающих зерен, заготовки, имеет вид:
величине параметра a0  0, 546 , полученного из rt544,5H1,5V/КnV d.
f upсglg
Для расчета среднего арифметического отклонения профиля Ra шлифуемой поверх-
ности предложены зависимости для случаев, когда величина радиального съема материа- ла меньше средней линии профиля шероховатости ( r

Актуальность темы исследования.
В последнее время широкое распространение получили изделия из
алюминиевых и титановых сплавов, которые изготавливаются из
длинномерного проката в виде прутков, труб и проволоки.
К основным сферам применения алюминиевого и титанового прутка,
труб, проволоки относятся: строительство (применяется как арматура для
укрепления конструкции), машиностроение (изготовление валов, клапанов,
деталей редукторов и т.п.), судостроение и авиационная промышленность
(приборы, элементы конструкций), автомобильная промышленность
(крепежные элементы, такие как болты, гайки и шурупы; проставки),
сварочное производство, изготовление проволоки, производство метизов
(производство шпилек, шайб и прокладок т.п.), производство силовых
элементов, изготовление декоративных изделий из металла.
В настоящее время актуальной и не полностью решенной является
задача шлифования данных сплавов, при котором возникает ряд сложностей.
Как алюминиевые, так и титановые сплавы обладают высокой химической
активностью и вязкостью, что приводит к образованию наростов на
абразивном инструменте. При увеличении температуры в процессе
обработки повышается пластичность, что способствует наростообразованию,
которое является причиной снижения режущей способности абразивного
инструмента и повышения шероховатости обработанной поверхности.
Эксплуатационные характеристики существующего оборудования не
позволяют обеспечить необходимые показатели качества обработки в
течение требуемого срока эксплуатации без дополнительных настроек и
ремонтов, что приводит к повышению себестоимости изготовления изделий
машиностроения. Для повышения эксплуатационных свойств деталей,
изготавливаемых из данных сплавов, необходимо провести комплекс
исследований, вскрыть взаимосвязь явлений, сопутствующих процессу
механической обработки, и их влияние на качественные показатели, которые
в дальнейшем сказываются на эксплуатационных свойствах получаемых
деталей.
Одним из прогрессивных видов финишной обработки является
операция шлифования бесконечной лентой. Преимуществом этого метода
являются более благоприятные условия резания в зоне обработки за счет
эластичности и упругости ленты, снижения сил резания, меньшей
теплонапряженности процесса обработки по сравнению с обработкой
абразивными кругами. Однако осуществление этого метода обработки
находится в стадии поиска решений по созданию эффективных технологий и
надежных технологических машин.
Процесс шлифования лентами имеет вероятностную природу. Для
обеспечения заданных показателей качества при максимальной
производительности процесса ленточного шлифования необходима
разработка стохастических нестационарных моделей, адекватно
описывающих поведение технологической системы и оборудования,
позволяющего обрабатывать длинномерные изделия.
Вышеуказанные вопросы представляют собой нерешенную до
настоящего времени задачу.
Степень разработанности темы исследования. Фундаментальные
положения обеспечения точности и качества в теории шлифования, в том
числе и с учетом динамических особенностей, освещены в исследованиях:
Байкалова А.В., Бакуля В.Н., Бокучавы Г.В., Евсеева Л.Г., Королева А.В.,
Корчака С.Н., Кошина А.А., Лоладзе Т.Н., Лурье Г.Б., Маслова Е.Н.,
Маталина А.А., Новоселова Ю.К., Носенко В.А., Орлова П.Н., Островского
В.И., Переверзева П.П., Попова С.А., Редько С.Г., Резникова А.Н.,
Старкова В.К., Степанова Ю.С., Суслова А.Г., Сипайлова В.А., Федосеева
О.Б., Филимонова Л.Н., Худобина Л.В., Якимова А.В. и многих других.
Работы Федотова А.Г., Костюрина В.А., Верезуба В.Н., Беккера М.С. и др.
посвящены обработке алюминиевых сплавов, Панькова Л.К., Костина Н.В.,
Кирюшин И. Е. Крымова В. В., Носенко В.А., Горелова В. А. и др. –
обработке титановых сплавов. Вопросами ленточного шлифования
занимались
Лурье Г.Б., Верезуб В.Н., Паньков Л.К., Костин Н.В., Коряжкин А.А.,
Бобошкин А.Ф., Ипполитов Г.М., Митревич К.С., Иванов Ю.Н., Носов Н.В.,
Свитковский Ф.Ю. и др. В этих работах рассмотрен широкий спектр
проблем, возникающих при ленточном шлифовании, а исследования
посвящены созданию технологических процессов, обеспечивающих
качественную обработку деталей, решают задачи, направленные на
повышение производительности обработки, улучшение качества
выпускаемой продукции. Разработке оборудования и высокоэффективной
технологии ротационного ленточного охватывающего шлифования
длинномерных цилиндрических изделий малого диаметра посвящены работы
Шиляева С.А., в которых приведен огромный комплекс исследований,
однако они были проведены для стальных проволоки и проката. Обработка
алюминиевых и титановых сплавов не исследовалась.
Во всех существующих работах в качестве теоретических моделей
использованы детерминированные или эмпирические зависимости, не
учитывающие вероятностную природу процесса ленточного шлифования,
что существенно снижает их область применения. Реальная система
изменяется с течением времени; применение стационарных моделей не
позволяет использовать значительный потенциал процесса ленточного
ротационного шлифования. Для устранения указанных недостатков
необходимо разработать динамические, вероятностные, нестационарные
модели процесса ленточного ротационного шлифования.
Целью диссертационной работы является повышение
эффективности обработки длинномерных цилиндрических заготовок из
алюминиевых и титановых сплавов путем разработки и применения моделей
и методов, учитывающих стохастическую природу процесса ленточного
ротационного шлифования (ЛРШ).
Основные задачи исследования:
Разработать концепцию создания новых технологий и оборудования
обработки длинномерных изделий из алюминиевых и титановых сплавов на
основе системного анализа технологической операции.
Исследовать закономерности удаления металла с обрабатываемой
поверхности при ЛРШ длинномерных цилиндрических заготовок,
учитывающие стохастическую природу процесса шлифования, изменение его
состояния во времени при воздействии на процесс различных СОТС.
Выявить и формализовать взаимосвязи между технологическими
параметрами и качеством изготовления поверхностей при ЛРШ заготовок
абразивными лентами с учетом стохастических и динамических свойств
операции, осуществить экспериментальную идентификацию параметров
разработанных моделей.
Разработать методику расчета режимов обработки для ЛРШ
длинномерных цилиндрических заготовок из алюминиевых и титановых
сплавов, учитывающую изменение состояния элементов технологической
системы с течением времени и конструкцию установки для обработки
длинномерных цилиндрических заготовок из алюминиевых и титановых
сплавов.
Экспериментально подтвердить достоверность результатов
исследований и оценить эффективность ЛРШ при опытно-промышленной
эксплуатации.
Научная новизна
1. На основе научного положения о том, что процесс ЛРШ может быть
представлен как взаимодействие случайных полей инструмента и заготовки,
получены вероятностные математические зависимости, устанавливающие
взаимосвязи между режимами обработки, съёмом припуска, температурами,
возникающими в зоне контакта, составляющими силы резания и
показателями качества поверхностного слоя длинномерных цилиндрических
деталей из алюминиевых и титановых сплавов.
2. Установлены взаимосвязи и закономерности формирования
микрорельефа поверхностного слоя длинномерных цилиндрических
заготовок из алюминиевых и титановых сплавов на операциях ЛРШ,
учитывающие их стохастическую природу, которые позволяют обеспечить
гарантированное качество обработки изделий.
3. Выявлены взаимосвязи между температурой, возникающей в зоне
контакта при ЛРШ длинномерных цилиндрических заготовок из
алюминиевых и титановых сплавов, составляющими силы резания и
технологическими режимами, что позволяет повысить стойкость абразивной
ленты с абразивными зернами из карбида кремния зеленого при шлифовании
титановых сплавов в 2-3 раза, а при шлифовании заготовок из алюминиевых
сплавов лентами из электрокорунда белого – 1,5-2,3 раза (в сравнении с
результатами, выполненных ранее исследований).
4. На основе изучения механизма действия растворов неорганических
солей на поверхность заготовок из титановых сплавов и механизмов
адсорбционного понижения прочности поверхностного слоя металла, а также
электрохимических и химических процессов установлен эффект
разупрочнения и пластифицирования поверхностного слоя заготовок из
титановых сплавов и дана количественная оценка эффективности СОТС, что
позволило снизить шероховатость поверхности Ra c 0,8…1,2 до 0,4…0,63
мкм при повышении производительности шлифования в 1,5-2 раза.
5. Найдены взаимосвязи между величинами пластических деформаций,
возникающих в зоне резания при ЛРШ длинномерных цилиндрических
заготовок из алюминиевых и титановых сплавов, и параметрами режимов
обработки, что позволило скорректировать стохастические модели процесса.
Теоретическая и практическая значимость работы заключается в
том, что применение разработанных методов позволило создать управляемые
технологические процессы обработки длинномерных цилиндрических
заготовок из алюминиевых и титановых сплавов на операциях ЛРШ,
обеспечивающие стабильность показателей качества поверхностей деталей
при повышении производительности операций в 2-3 раза.
Объектом исследования являются процессы ЛРШ длинномерных
цилиндрических заготовок из алюминиевых и титановых сплавов.
Предметом исследования являются закономерности формирования
показателей качества длинномерных цилиндрических заготовок из
алюминиевых и титановых сплавов на операциях ЛРШ.
Методология и методы исследования. Методологической основой
исследования служат основные положения теории технических систем,
теории резания металлов, технологии машиностроения, теории случайных
процессов, методов теории автоматического управления, линейной алгебры.
При проверке адекватности моделей применены методы моделирования,
базирующиеся на аналитическом и численном эксперименте, а также на
экспериментальной проверке результатов моделирования в лабораторных
условиях.
Экспериментальные исследования выполнялись на специально
разработанной установке с учетом физических особенностей процесса
шлифования, использованием современной измерительной техники
(сертифицированной и поверенной) и статистических методов обработки
экспериментальных данных.
Личный вклад автора. Все результаты получены автором лично или
при непосредственном участии. В статьях, опубликованных в соавторстве,
личный вклад автора: в публикациях [17, 130] автором сформулированы
выбор направления, цели и задачи исследований, предложена модель
устанавливающая взаимосвязь режимов обработки с текущими параметрами
зоны контакта при ЛРШ; в работе [203] представлены результаты
исследования влияния характеристик шлифовальных лент на съем материала
и шероховатость; в публикациях [27, 133] определены взаимосвязи между
элементами технологической системы и характеристиками процесса ЛРШ,
предложены варианты стратегии управления процессами ленточного
шлифования; в публикациях [25, 179, 191] приведены стохастические модели
процесса ЛРШ; в работах [21, 24, 172, 175] представлены результаты
исследования механизма взаимодействия СОТС с материалом заготовки и
оценка их эффективности; в работах [10, 202] влияние технологических
режимов на тангенциальную составляющую силы резания при ЛРШ, в работе
[19] определена взаимосвязь температуры с режимами резания при ЛРШ.
Работы [129, 131, 132] выполнены без соавторства.
Положения, выносимые на защиту:
1. Стохастические модели процесса ЛРШ, позволяющие оценивать
состояние технологической системы в любой момент времени с учетом
упругих и температурных деформаций в зоне контакта инструмента с
заготовкой.
2. Результаты экспериментальных исследований процесса ЛРШ
длинномерных цилиндрических заготовок из алюминиевых и титановых
сплавов.
3. Методика, модели и алгоритм расчета циклов обработки
длинномерных цилиндрических заготовок из алюминиевых и титановых
сплавов при ленточном ротационном шлифовании.
Степень достоверности и апробация результатов.
Достоверность полученных результатов обеспечивается корректностью
постановки задач при построении математических моделей,
обоснованностью принятых допущений, использованием математически
корректных методов. Адекватность полученных результатов подтверждена
экспериментальной проверкой и результатами внедрения в производство.
Материалы диссертационной работы внедрены в производство на
ООО «ПКФ «Светозар», г. Севастополь с ожидаемым годовым
экономическим эффектом от внедрения методики 1395300 руб.,
используются в учебном процессе по дисциплине «Технология абразивно-
алмазной обработки», включенной в программу подготовки студентов
направлений подготовки 15.03.05, 15.04.05 – «Конструкторско-
технологическое обеспечение машиностроительных производств» на кафедре
«Технология машиностроения» ФГАОУ ВО «Севастопольский
государственный университет».
Основные положения диссертации получили полное отражение в
докладах на научно-технических конференциях и семинарах, а также в
публикациях по теме диссертации. Результаты диссертации представлены на
международных и других конференциях, в том числе: международных
конференциях «Современные направления и перспективы развития
технологий обработки и оборудования в машиностроения» (г. Севастополь,
2016 г., 2017 г., 2019 г., 2020 г., 2021 г.), XVII Молодёжной международной
научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных
«Наука XXI века: новый подход» (г. Санкт-Петербург, 2016 г.),
II Международной практической конференции «Инновации в
информационных технологиях, машиностроении и автотранспорте» (г.
Кемерово, 2018 г.), Всероссийской с международным участием научно-
технической конференции «Совершенствование технологических процессов
в машиностроении» (г. Чебоксары, 2019).
Публикации. Материалы диссертации отражены в 18 работах. В
рецензируемых журналах и изданиях, включенных в перечень ВАК,
опубликовано 2 статьи. В журналах, индексируемых в наукометрических
базах Scopus и Web of Science – 6 статей.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения,
четырех глав, заключения, списка сокращений и условных обозначений,
списка литературы, содержащего 209 наименований, приложений.
Диссертация содержит 51 рисунок и 28 таблиц в тексте. Общий объем
работы – 199 страниц.
ГЛАВА 1.

1. Выполненный в работе комплекс теоретических, экспериментальных,
прикладных исследований, разработанное и реализованное на промышленных
предприятиях оборудование обеспечили решение важной научно-технической
задачи – повышения производительности обработки длинномерных изделий
из алюминиевых и титановых сплавов с заданными параметрами качества
поверхностного слоя.
2. Для повышения эффективности обработки длинномерных изделий из
алюминиевых и титановых сплавов предложена операция ЛРШ, которая
рассмотрена как динамическая система, где процесс формообразования
поверхности исследуется не только в пространстве, но и во времени. На основе
системного подхода рассмотрена структура операции. Сформулированы
основные задачи и принципы анализа процесса ЛРШ. При структурном
анализе операция расчленена по функциональным признакам по подсистемы:
«абразивная лента»; «заготовка»; «зона контакта»; «станок–приспособление»;
«смазочно-охлаждающая технологическая среда». Определены входные и
выходные переменные и параметры состояния каждой из подсистем.
3. Показано, что повышение эффективности обработки длинномерных
изделий из алюминиевых и титановых сплавов на операциях ЛРШ возможно
за счет создания более адекватных моделей процесса, учитывающих его
стохастическую природу и изменение состояния с течением времени.
4. Для создания адекватной модели рассмотрена схема процесса ЛРШ, в
которой учтено, что абразивные зерна не имеет регулярной геометрии,
расположены на рабочей поверхности инструмента на различных уровнях. С
течением времени количество активных зерен изменяется вследствие их
износа и засаливания ленты.
5. На основе рассмотренной схемы процесса ЛРШ и основных
положений теории абразивной обработки разработаны зависимости для
вычисления вероятности удаления материала. Они позволяют прогнозировать
съем материала, дифференцированно оценивать влияние отдельных факторов
на параметры качества деталей и скорость протекания процесса.
6. Разработано формализованное математическое описание операции
ЛРШ, позволяющее для любого момента времени при различных алгоритмах
изменения режима определять: взаимное расположение инструмента и
заготовки; параметры качества обработанной поверхности (среднее
арифметическое отклонение профиля), выходные параметры процесса
(скорость съема припуска, температуру в зоне контакта, составляющие сил
резания).
7. Разработанное математическое описание позволяет решить задачу
разработки методики расчета циклов управления операций ЛРШ, при которых
обеспечивается низкая шероховатость поверхности и высокая
производительность обработки. Выполненные производственные испытания
показали, что при шлифовании длинномерных изделий из титановых и
алюминиевых сплавов по сравнению с традиционными методами
обеспечивается шероховатость поверхности Ra 1,2…0,4 мкм лентами
зернистости Р180-Р240 и Ra 1,6…1,25 мкм лентами зернистости Р80-Р150 при
повышении производительности шлифования в 1,5-3 раза по сравнению с
существующей технологией обработки этих деталей на предприятии.
8. На предприятии ООО «ПФК «Светозар» (г. Севастополь) в рамках
исследований, выполняемых кафедрой «Технология машиностроения»
ФГАОУ ВО «СевГУ», осуществлено внедрение результатов. Ожидаемый
экономический эффект от внедрения в производство методики и алгоритма
расчета циклов обработки длинномерных цилиндрических заготовок из
алюминиевых и титановых сплавов для операций ЛРШ, комплекса для ЛРШ
радиусных заготовок составил 1395300 руб. в год.
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

1.Основные сокращения
ЛРШ – ленточное ротационное шлифование
СОТС – смазывающе-охлаждающая технологическая среда;
DTA — изменение теплосодержания вещества,
DTG — скорость изменения массы вещества при нагревании;
TG – абсолютная величина изменения массы вещества
2.Условные обозначения
X n   – вектор входных сигналов системы;
Z   – вектор параметров состояния системы;
Zкрi j 
– критическое значение вектора параметров состояния системы;
F – закон отображения;
w n   – вектор возмущающих воздействий;
u n   – вектор управляющих воздействий;

x n   – вектор входных параметров;

Y – вектор выходных параметров системы;
Ф – закон отображения;
y iк – значение k-го параметра качества после выполнения i-го оборота;

f i к – функция преобразования k-го параметра качества на i-ом обороте;

y i 1 – значение параметра качества после выполнения оборота;

hдi – глубина дефектного слоя на i-м обороте;
R a i – величина шероховатости Ra на i-м обороте;
D дi – диаметр детали на i-м обороте;

П i – высота припуска, оставшегося к i-му обороту.
n
u доп – максимально допустимые значения управляющих воздействий,
генерируемых оборудованием;
f i 0 – функция критерия эффективности на i-ой операция;

GJ – постоянные расходы, не зависящие от условий выполнения операции;

Vl – скорость шлифовальной ленты, м/с;
V p – скорость вращения пятна контакта при вращении планшайбы, м/с;

t f ( ) – максимально возможная (номинальная) глубина внедрения зерен

инструмента в материал заготовки в момент времени , м;
R ( ) – расстояние от базовой поверхности ленты до вершин наиболее
выступающих зерен шлифовальной ленты в момент времени , м;
A( ) – расстояние от базовой поверхности ленты до центра вращения планшайбы
в момент времени  , м;
r( ) – радиус детали в момент времени , м;

R 0 – расстояние от базовой поверхности ленты в начальный момент времени до

наиболее выступающих зерен, м;
S R
– износ ленты в единицу времени, м;

r0 – исходный размер заготовки, м;
r – интенсивность съема материала, м/с;
A0 – расстояние от базовой поверхности шлифовальной ленты до центра

вращения планшайбы в момент первого касания ленты с заготовкой, м;
S yn – значение номинальной подачи ленты, м;

Ay ( )
– приращение упругих деформаций в технологической системе, м;
 AТ ( ) – приращение температурных деформаций в технологической системе, м;

P – сила давления абразивной ленты на поверхность заготовки, Н;
jts – жесткость технологической системы, Н/м;
 r – съем материала, м;
R – износ инструмента, м
h – расстояние от вершины зерна до рассматриваемого уровня;
t f – фактическая глубина микрорезания, м;

d u – толщина единичного участка поверхности;
u – расстояние от условной наружной поверхности инструмента до единичного
участка поверхности толщиной d u , м;
y – расстояние от наружной поверхности заготовки до рассматриваемого уровня,
м;
a0 ( y) – показатель определяющий вероятность удаления материала на уровне y

до входа поверхности в зону контакта заготовки с абразивной лентой;
a1 ( y, ) – показатель, определяющий изменение вероятности удаления материала
на уровне y в зоне контакта;

- текущий момент времени, с;
P( M ) – вероятность удаления материала;
P( M ) – вероятность неудаления материала;
n g – количество зерен в единице объема рабочего слоя абразивной ленты, шт/м2;

f (u) – закон распределение по глубине рабочих зерен абразивной ленты;
H и – величина слоя поверхности абразивной ленты по глубине, в пределах
которого подсчитывается число абразивных зерен, м;
χ – параметр параболоида вращения;
C b – коэффициент;
m – показатель степени;
K c – коэффициент стружкообразования
l – длина контакта абразивной ленты и заготовки, м
 – угол охвата абразивной лентой заготовки, град.;
g
– радиус округления при вершине зерна, град.;
d – диаметр заготовки, м
Ra – среднее арифметическое отклонение профиля, м;

F1 – площади выступов, измеренных от средней линии профиля, м2
F2 – площади впадин, измеренных от средней линии профиля, м2
Н – величина слоя в котором распределена шероховатость, м;
B – ширина абразивной ленты, м;
Qt – общего количества тепла, выделяемое в процессе шлифования в единицу
времени, Вт;
 – скорость движения теплового источника, м/с
q – плотность теплового источника, Вт/м2;
λ – коэффициент теплопроводности, Дж/(м2ꞏсꞏград);
a – коэффициент температуропроводности, м2/с;
– безразмерная глубина;
H t – безразмерная половина ширины источника тепла;
PZ – тангенциальная составляющая силы резания, Н;
Py – радиальная составляющая силы резания, Н;
F k – площадь контакта шлифовальной ленты и заготовки, м2;
 – относительная температура;
q o – бездефектный уровень плотности теплового потока;

hd – глубина дефектного слоя, м;
h – полуширина теплового источника, м;
Rw – радиус заготовки, м;
Q – минутный съем обрабатываемого материала, мм3/мин;
Qм – величина съема обрабатываемого материала, мм3
Qd – износ абразивной ленты, мм3/мин
qуд – удельная производительность шлифования;
Sпр – продольная подача, м/с;
Xн – зернистости абразивной ленты;
TS – податливость технологической системы, м/Н;
jts – жесткость технологической системы, Н/м;
Lз – длина заготовки, м;
Lр – длина рабочего хода, м;

N – предварительный натяг, м;
Sy – поперечная подача, м;
 s – напряжение сдвига, Н/м2
в – предел прочности материала, Н/м2;
 – угол между равнодействующей силы резания и скоростью резания, град.;
 1 – угол сдвига, град.;

Т – температура, град.;
nпш – частота вращения планшайбы, мин-1;
Рн – сила натяжения шлифовальной ленты, Н;
N э – мощность шлифования, Вт;

Wуд – удельная мощность шлифования, Вт∙мин/мм3;

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?

Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

Читать

Публикации автора в научных журналах

Влияния характеристик эластичных алмазных лент на шероховатость обрабатываемой поверхности

«Наука XXI века: новый подход»: Материалы XVII моло- дежной международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и моло- дых учёных 20-21 сентября 2016 года, г. Санкт-Петербург. – North Charleston, SC, USA: Create Space, 2– С. 53–Братан С.М. Разработка моделей для оценки характеристик абразивного инструмента / С.М. Братан, Ю.К. Новоселов, Н.Н. Столяров, Т.В. Стадник // Вестник со- временных технологий: сб. науч. трудов, г. Севастополь, 2– No 4 (4). – С. 10

Исследование влияния на выходные показатели процесса ротационного ленточного шлифования характеристик эластичных алмазных лент

Вестник современ- ных технологий: сб. науч. трудов, г. Севастополь, 2– No 2 (2). – С. 70-Братан С.М. Стратегия управления процессами ленточного шлифования в автомати- зированном производстве / С.М. Братан, А.Г. Колесов, Т.В. Стадник, С.И. Рощупкин // Вестник современных технологий: сб. науч. трудов, г. Севастополь, 2– No 8 (8). – С. 23

Взаимосвязь режимов обработки с текущими параметрами зоны контакта при ленточном ротационном шлифовании

Т.В. Стадник, С.М. Братан // Инновации в информационных технологиях, машиностроении и автотранспорте: сборник материалов II международной практической конференции (03-04 октября 2018г.), г. Кемерово [Электрон- ный ресурс] / ФГБОУ ВО «Кузбас. гос. техн. ун-т им. Т.Ф. Горбачева». – Кемерово, 2– С. 209-Стадник Т.В. Системный анализ процесса ленточного ротационного шлифования / Т.В. Стадник, С.М. Братан // Актуальные проблемы в машиностроении. – Новосибирск: Изд-во ФГАОУ ВО «Новосибирский государственный технический университет», 2– Т. No 1-– С. 66

Оценка эффективности смазочно-охлаждающих технологических сред при ленточном шлифовании длинномерных изделий из титановых сплавов

С.М. Братан, Т.В. Стадник // Вестник современных технологий: сб. науч. трудов, г. Севастополь, 2– No 3 (19). – С. 10-Братан С.М. Исследование механизма взаимодействия СОТС с материалом заготов- ки при шлифовании деталей из титана в присутствии неорганических солей / С.М. Братан, С.И. Рощупкин, Т.В. Стадник // Вестник современных технологий: сб. науч. трудов, г. Се- вастополь, 2–No 4 (20). – С. 4

Взаимосвязь температуры с режимами резания при ленточном ротационном шлифовании титанового сплава ВТ3-1

С.М. Братан, Т.В. Стадник, А.С. Часовитина // Вестник современных технологий: сб. науч. трудов, г. Севастополь, 2– No 3(23). – С. 23-Братан С.М. Влияние технологических режимов на тангенциальную составляющую силы резания при ленточном ротационном шлифовании заготовок из титанового сплава ВТ3-1 / С.М. Братан, Ю.К. Новоселов, Т.В Стадник, А.С. Часовитина // Вестник современ- ных технологий: сб. науч. трудов, г. Севастополь, 2– No2(22). – С. 19

Помогаем с подготовкой сопроводительных документов

Совместно разработаем индивидуальный план и выберем тему работы Подробнее

Помощь в подготовке к кандидатскому экзамену и допуске к нему Подробнее

Поможем в написании научных статей для публикации в журналах ВАК Подробнее

Структурируем работу и напишем автореферат Подробнее

Хочешь уникальную работу?

Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

Высшее экономическое образование. Мои клиенты успешно защищают дипломы и диссертации в МГУ, ВШЭ, РАНХиГС, а также других топовых университетах России.

#Кандидатские #Магистерские

108 Выполненных работ

Наличие красного диплома УрГЮУ по специальности юрист. Опыт работы в профессии - сфера банкротства. Уровень выполняемых работ - до магистерских диссертаций. Написан... Читать все

Наличие красного диплома УрГЮУ по специальности юрист. Опыт работы в профессии - сфера банкротства. Уровень выполняемых работ - до магистерских диссертаций. Написание письменных работ для меня в удовольствие.Всегда качественно.

#Кандидатские #Магистерские

60 Выполненных работ

Добрый день, работаю в сфере написания студенческих работ более 7 лет. Всегда довожу своих студентов до защиты с хорошими и отличными баллами (дипломы, магистерские ди... Читать все

Добрый день, работаю в сфере написания студенческих работ более 7 лет. Всегда довожу своих студентов до защиты с хорошими и отличными баллами (дипломы, магистерские диссертации, курсовые работы средний балл - 4,5). Всегда на связи!

#Кандидатские #Магистерские

138 Выполненных работ

Привет! Меня зовут Даша, я окончила журфак МГУ с красным дипломом, защитила магистерскую диссертацию на филфаке. Работала журналистом, PR-менеджером в международных ко... Читать все

Привет! Меня зовут Даша, я окончила журфак МГУ с красным дипломом, защитила магистерскую диссертацию на филфаке. Работала журналистом, PR-менеджером в международных компаниях, сейчас работаю редактором. Готова помогать вам с учёбой!

#Кандидатские #Магистерские

50 Выполненных работ

Выполняю работы по экономическим дисциплинам. Маркетинг, менеджмент, управление персоналом. управление проектами. Есть опыт написания магистерских и кандидатских диссе... Читать все

#Кандидатские #Магистерские

31 Выполненная работа

Помогаю студентам с решением задач по ТОЭ и физике на протяжении 9 лет. Пишу диссертацию на соискание степени кандидата технических наук, имею опыт годовой стажировки ... Читать все

Помогаю студентам с решением задач по ТОЭ и физике на протяжении 9 лет. Пишу диссертацию на соискание степени кандидата технических наук, имею опыт годовой стажировки в одном из крупнейших университетов Германии.

#Кандидатские #Магистерские

9 Выполненных работ

Большой опыт работы. Кандидаты химических, биологических, технических, экономических, юридических, философских наук. Участие в НИОКР, Только актуальная литература (пос... Читать все

#Кандидатские #Магистерские

551 Выполненная работа

Возможно выполнение работ по правоведению и политологии. Имею высшее образование менеджера ВЭД и правоведа, защитила кандидатскую и докторскую диссертации по политоло... Читать все

Возможно выполнение работ по правоведению и политологии. Имею высшее образование менеджера ВЭД и правоведа, защитила кандидатскую и докторскую диссертации по политологии.

#Кандидатские #Магистерские

68 Выполненных работ