АВТОМАТИЗАЦИЯ РАСКРОЯ ЗАГОТОВОК ДЕТАЛЕЙ ИЗ ПРОФИЛЬНОГО МЕТАЛЛОПРОКАТА

The role of automation of technological preparation of production to ensure the competitiveness of engineering products. At manufacturing of engineering products the determining factor of cost reduction is to reduce material consumption, primarily in the blank production (billets of machine parts need to have minimal allowances for further machining). The Maximum use of business waste metal can also reduce the consumption of metal. The technological possibilities of modern equipment for nesting has increased considerably. Experience of machine-building enterprises, which use equipment for cutting sheets, including specialized computer-aided manufacturing (CAM) for nesting, which fit the equipment, proves, that the utilization ratio of metal can be increased in average by 22...28 % when the specialized CAM for nesting is using. Analysis of specialized CAM for nesting, available on the market, shows that these software tools generally correspond to the modern scientific-technical level of developments of this type. However, they have some drawbacks. The peculiarities of software package “Module nesting” are considered. The methods of automation technology cutting of parts made of profile rolled metal, calculation of norms of material consumption and utilization are described. Algorithms of linear, rectangular shaped layouts, which are implemented in the software package “Module nesting” are shown.Показана роль автоматизации технологической подготовки производства в обеспечении конкурентоспособности продукции машиностроения. При изготовлении машиностроительной продукции определяющим в части снижения себестоимости является уменьшение расхода материалов прежде всего в заготовительном производстве (заготовки деталей машин должны иметь минимальные припуски для последующей механической обработки). Уменьшить расход металла можно так-же за счет максимального использования деловых отходов металлопроката. Технологические возможности современного оборудования термической резки листового материала значительно расширились. Опыт работы машиностроительных предприятий, эксплуатирующих оборудование для резки листа в комплекте со специализированными системами автоматизированного раскроя, которые привязаны к этому оборудованию, показывает, что при использовании автоматизированных систем раскроя коэффициент использования металла может быть увеличен в среднем на 22…28 %. Анализ предлагаемых на рынке систем автоматизированного проектирования раскроя листового материала показывает, что указанные программные средства в целом соответствуют современному научно-техническому уровню разработок данного типа. Вместе с тем отмечены и некоторые их недостатки. Рассмотрены особенности программного комплекса «Модуль раскроя». Описаны методики автоматизации технологии раскроя деталей из профильного металлопроката, расчета норм расхода материала и коэффициента его использования. Приведены алгоритмы линейной, прямоугольной и фигурной раскладки, реализованные в указанном программном комплексе.

Влияние свойств рабочей технологической среды на шероховатость поверхности и производительность при магнитно-абразивной обработке

The results of experimental studies of the surface roughness parameters of ball bearing treadmills made of steel SHX-15 and the performance of the magnetic abrasive treatment process depending on the properties of the components of the working process medium are presented. The research used methods of mathematical modeling of the technological process of magnetic abrasive processing, subsequent analysis of the obtained multivariate regression equations to identify the most significant technological factors according to the criteria of their interaction and relative influence on surface roughness and processing performance. The relative total contribution to the change in the roughness of the treated surface (Ra, microns) and processing performance (ΔG, mg/min) was established: single control technological factors affect 29,1 % and 48,2 %, respectively; interacting control technological factors 46.8 % and 45.9 %, respectively. The controlling technological factors in descending order of the degree of influence by generalized significance are arranged in the sequence: hydrogen pH, gradient of magnetic induction B (T/mm), microhardness of abrasive HV (GPa), coolant viscosity γ (cSt), processing time t (s) and magnetic permeability µ (mH/m). The interpretation of the physical mechanisms of interaction of controlling technological factors is given. The obtained results of a quantitative assessment of the relative total contribution of single control technological factors can be used in assigning modes of magnetic abrasive treatment of bearing rings, and their interaction – in studies of the synergism of the parameters of the working technological environment, which allows obtaining a much greater effect than using each parameter separately.Приведены результаты экспериментальных исследований параметров шероховатости поверхностей беговых дорожек шариковых подшипников из стали ШХ-15 и производительности процесса магнитно-абразивной обработки в зависимости от свойств компонентов рабочей технологической среды. При исследованиях использовали методы математического моделирования технологического процесса магнитно-абразивной обработки, последующего анализа полученных многофакторных уравнений регрессии для выявления наиболее значимых технологических факторов по критериям их взаимодействия и относительного влияния на шероховатость поверхности и производительность обработки. Установлен относительный суммарный вклад в изменение шероховатости обработанной поверхности (Ra, мкм) и производительности обработки (ΔG, мг/мин): одиночных управляющих технологических факторов 29,1 % и 48,2 % соответственно; взаимодействующих управляющих технологических факторов 46,8 % и 45,9 % соответственно. Управляющие технологические факторы в порядке убывания степени влияния по обобщенной значимости располагаются в последовательности: водородный показатель pH, градиент магнитной индукции B (Тл/мм), микротвердость абразива HV (ГПа), вязкость СОЖ γ (сСт), время обработки t (с) и магнитная проницаемость µ (мкГн/м). Приведено толкование физических механизмов взаимодействия управляющих технологических факторов. Полученные результаты количественной оценки относительного суммарного вклада одиночных управляющих технологических факторов могут быть использованы при назначении режимов магнитно-абразивной обработки колец подшипников, а их (факторов) взаимодействия – в исследованиях синергизма параметров рабочей технологической среды, что позволяет получить значительно больший эффект, чем использование каждого параметра в отдельности

ОСОБЕННОСТИ МАГНИТНО-АБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКИ ШТОКОВ ГИДРОЦИЛИНДРОВ

Obtaining high parameter of roughness of chrome-plated surfaces with rather big productivity and accuracy of geometrical parameters represents a serious problem. A process of magnetic and abrasive processing of rods of hydraulic cylinders which provides reduction of roughness of working surfaces is considered. Hydraulic cylinders which have been made of steel 20Cr GB 3077-88 were used as samples. Samples were exposed to heat treatment to HRC 61–64, grounded to obtain roughness of a surface of Ra 0.8 microns, prepared for chromium plating by polishing by the method of magnetic and abrasive processingand then chromeplated (thickness of a layer of chrome of 0.02–0.03 mm). The conducted researches of magnetic and abrasive processing of the chrome-plated rods of hydraulic cylinders have shown that the roughness of a surface decreases by 54 % at change of time of processing from 60 to 150 seconds. Further increase of the processing time leads to falling of intensity of material removal therefore decrease of a roughness at time of processing within the range from 60 to 210 seconds is equal to 61 %. Application of the method of magnetic and abrasive processing for rods of hydraulic cylinders before their chromium plating has provided the decrease of roughness Ra from 0.8 to 0.2 microns in 90 seconds of processing. It allows drawing a conclusion that the mechanism of process of magnetic and abrasive processing, which provides mass and dimensional removal of metal of chrome-plated surfaces is similar to the processes of treatment of not chrome-plated ones. The difference of removal intensity is explained by the fact that the chromic covering of details, having considerable wear resistance and hardness, interferes with more intensive course of process.Получение высокого параметра шероховатости хромированных поверхностей при достаточно большой производительности и точности геометрических параметров представляют серьезную проблему. Рассмотрен процесс магнитно-абразивной обработки штоков гидроцилиндров, который обеспечивает уменьшение шероховатости рабочих поверхностей. Образцами служили штоки гидроцилиндров, изготовленные из стали 20Х ГОСТ 4543-71. Образцы подвергались термообработке до HRC 61–64, шлифованию до получения шероховатости поверхности Ra 0,8 мкм, полированию под хромирование методом магнитно-абразивной обработки и последующему хромированию (толщина слоя хрома 0,02–0,03 мм). Проведенные исследования магнитно-абразивной обработки хромированных штоков гидроцилиндров показали, что шероховатость поверхности уменьшается на 54 % при изменении времени обработки от 60 до 150 с. Дальнейшее увеличение времени обработки приводит к падению интенсивности съема материала, в результате чего уменьшение шероховатости при времени обработки от 60 до 210 с равно 61 %. Применение метода магнитно-абразивной обработки для штоков гидроцилиндров до их хромирования обеспечило за 90 с обработки снижение шероховатости Ra с 0,8 до 0,2 мкм. Это позволяет сделать вывод, что механизм процесса магнитно-абразивной обработки, обеспечивающий массовый и размерный съем металла хромированных поверхностей, аналогичен процессу обработки нехромированных. Разница в интенсивности съема объясняется тем, что хромовое покрытие деталей, обладая значительной износостойкостью и твердостью, препятствует более интенсивному протеканию процесса.

Смазочно-охлаждающее технологическое средство на основе сульфогрупп для магнитно-абразивной обработки алюминиевых сплавов

The problems arising during magnetic-abrasive machining of parts made of aluminum alloys using known cutting process are investigated. Formulation and composition of the lubricating and cooling technological means for magnetic-abrasive machining of parts made of aluminum alloys by introducing sulfosalicylate sodium are proposed. Analysis of the trials showed that compared to the known composition the use of the proposed composition of the lubricating and cooling technological tools than known compositions provided a improvement of the performance of the process of magnetic-abrasive machining by 1,1-1,35 times and reducing the roughness by 1.2-1.4 times.Выявлены недостатки известных смазочно-охлаждающих технологических средств при магнитно-абразивной обработке поверхностей деталей из алюминиевых сплавов. Предложена рецептура и состав для магнитно-абразивной обработки деталей из алюминиевых сплавов на основе сульфоэтоксилата натрия. Экспериментально установлено, что применение предлагаемого состава смазочно-охлаждающего технологического средства по сравнению известными составами обеспечивает увеличение производительности процесса магнитно-абразивной обработки в 1,1-1,35 раза и снижение шероховатости в 1,2-1,4 раза

Features of magnetic field modeling for magnetic-abrasive treatment of complex-profile surfaces

The process of modeling a magnetic field under magnetic abrasive machining of complex surfaces of engineering products is considered. Spherical shapes and surfaces of small-modular gears are considered as complex- profile surfaces. The intensity and magnetic induction of the magnetic field are determined, by which the effectiveness of the magnetic abrasive processing method is evaluated. Рассмотрен процесс моделирования магнитного поля при магнитно-абразивной обработке сложных поверхностей изделий машиностроения. Сферические формы и поверхности мелкомодульных зубчатых колес рассматриваются как поверхности сложного профиля, определяют напряженность и магнитную индукцию магнитного поля, по которым оценивают эффективность метода магнитно-абразивной обработки

Оптимизация технологических факторов магнитно-электрического упрочнения

In order to determine the optimal values of technological factors for electromagnetic hardening process (EMHP), an experimental study of the process of applying ferromagnetic Fe – 2 % V powder coating on 30ХГС (GOST 4543- 71) steel parts was conducted. The process productivity and coating continuity were selected as the target parameters for the EMHP optimization. By applying the experimental design method, based on 5-factor central composite rotatable uniform plan, we have created stochastic models, expressed in regression functions of the second order. It has been determined that the magnetic induction value in the working gap is the most significant technological factor, affecting both target parameters. With the increasing induction magnitude the process productivity and the coating continuity increase non-linearly until the maximum limit value, which was attributed to the forming of current-conductive chains in the working gap, that have varying electrical conductivity and different directions relative to the lines of magnetic field forces. In order to determine the optimal EMHP mode we have solved the problems of finding maximums for greatest productivity and coating continuity within the constraints of the studied factor range. The discovered EMHP-modes, optimal for each separate parameter, coincide only in the value of the magnetic induction and the discharge density. The optimal values for the other control factors belong to different areas of factor range for different optimization parameters. To determine the EMHP modes, balanced against the both parameters, the problem of multicriteria optimization was solved. The obtained solution reveals that the density of discharge currents produces the biggest impact on the process productivity and the coating continuity within the balanced modes. At the same time the high continuity of the coating is achieved by the supplementing increase of peripheral speed of the processed workpiece, which leads to evener distribution of the intensively supplied mass of the ferromagnetic powder on the treated surface. The recommended technological modes of EMHP have been determined, based on the generalized optimality criteria.. С целью определения оптимальных значений технологических факторов магнитно-электрического упрочнения (МЭУ) выполнено экспериментальное исследование процесса нанесения покрытия из ферромагнитного порошка Fe – 2 % V на детали из стали 30ХГС (ГОСТ 4543-71). В качестве параметров оптимизации МЭУ приняты производительность процесса и сплошность покрытия. Методом планирования экспериментов на основе 5-факторного центрального композиционного ротатабельного униформ-плана получены стохастические модели в виде регрессионных уравнений второго порядка. Установлено, что технологическим фактором, наиболее влияющим на оба параметра, является величина магнитной индукции в рабочем зазоре. С ее возрастанием производительность процесса и сплошность покрытия увеличиваются нелинейно до предельного максимального значения, что объяснено механизмом формирования в рабочем зазоре токопроводящих цепочек с различной электрической проводимостью и различным направлением относительно магнитных силовых линий. Для определения оптимального режима МЭУ решены задачи поиска максимумов наибольшей производительности и сплошности покрытия в границах исследованного факторного пространства. Найденные оптимальные по каждому отдельному параметру режимы МЭУ совпадают только по величине магнитной индукции и плотности разрядного тока. Оптимальные значения остальных управляющих факторов лежат в разных областях факторного пространства для разных параметров оптимизации. Для поиска компромиссных по обоим критериям режимов МЭУ решена задача многокритериальной оптимизации. Полученное решение указывает, что наибольшее влияние на производительность процесса и сплошность покрытия в области компромиссных режимов оказывает плотность разрядного тока. При этом высокая сплошность покрытия достигается при одновременном увеличении плотности разрядного тока и окружной скорости обрабатываемой детали, что способствует более равномерному распределению интенсивно наносимой массы ферромагнитного порошка на обрабатываемую поверхность. Определены предпочтительные технологические режимы процесса МЭУ по обобщенному критерию оптимальности

Финишная обработка конических поверхностей плафонов светильников

A variant of the gradient calculation of the magnetic induction at magnetic abrasive machining of taper lampshades and manner of its exercise, by changing profiles (profiling) of the surface of the pole pieces. The optimal regimes of magnetic abrasive machining, which provide high light reflectivity of surfaces of lampshades, are determined.В результате теоретических исследований предложены вариант расчета градиента магнитной индукции при магнитно-абразивной обработке (МАО) конических поверхностей плафонов и способ его реализации путем изменения профиля (профилированием) поверхности полюсных наконечников. По результатам проведенных экспериментальных исследований определены режимы МАО поверхности плафонов, при которых светоотражательная способность составляет 75-80%

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА МАГНИТНО-АБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКИ И ОПТИМИЗАЦИЯ ЕЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ

An optimization of magnetic-abrasive finishing process for radial cylindrical surfaces has been performed. The optimization relies on stochastic models derived from statistical analysis of experimental data obtained by applying experimental design techniques. Dependencies of surface roughness and specific material removal rate from technological modes described by regression models in the form of 3rd-degree polynomial functions have been studied. Complex relationships and interdependencies between technological modes of magnetic-abrasive finishing process for radial cylindrical surfaces of ball-bearing races have been discovered and explained. As the result of the multi-criteria optimization, such parameters of technological modes have been identified, that ensure greater specific material removal rate within the targeted surface roughness tolerances. Решена задача оптимизации процесса магнитно-абразивной обработки радиусных цилиндрических поверхностей на основе стохастических моделей, построенных по результатам статистического анализа экспериментальных данных, полученных методами математического планирования экспериментов. Изучены зависимости шероховатости обработанной поверхности и удельного массового съема от технологических факторов, описанные регрессионными моделями в виде полиномов третьего порядка. Выявлено и объяснено сложное взаимодействие и взаимовлияние технологических факторов магнитно-абразивной обработки радиусных цилиндрических поверхностей колец шарикоподшипников. По результатам многокритериальной оптимизации определены значения технологических режимов, обеспечивающих повышение удельного массового съема при ограничениях на допустимую шероховатость поверхности.

УПРАВЛЕНИЕ ОБРАБОТКОЙ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ МАШИН В ПРОЦЕССАХ МАГНИТНО-ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО УПРОЧНЕНИЯ И МАГНИТНО-АБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКИ

The influence of nature of magnetic field on processes of magnetic-electric hardening and magnetic-abrasive machining of machine parts is examined. Modes of magnetic-electric hardening are set in order to obtain the highest process stability. A scheme of magnetic-abrasive machining is offered to intensify the process by regenerating the ferro-abrasive brush.Рассматривается влияние характера магнитного поля на процессы магнитно-электрического упрочнения и магнитно-абразивной обработки деталей машин. Установлены режимы магнитно-электрического упрочнения для получениянаибольшей стабильности процесса. Предложена схема магнитно-абразивной обработки с целью интенсификации процесса путем регенерации ферроабразивной щетки

Магнитно-абразивная обработка сложнопрофильных поверхностей тонкостенных деталей

An analytical dependence of electromagnetic field intensity on the geometrical parameters of details is established. Quality parameters of the surface layer (surface roughness Ra of the parameter is 0.15-0.04 microns, light reflectivity of - 50-80%) when using different working technological environments are defined.В результате проведенных исследований установлены аналитические зависимости величины напряженности ЭМП от геометрических параметров детали, что позволяет определять динамику процесса МАО и силовое воздействие частиц ФАП на обрабатываемую поверхность. В результате проведенных экспериментальных исследований установлено, что при использовании рабочей технологической среды III (100Ф5 и Пенол-2) достигаются наилучшие показатели качества поверхностного слоя (шероховатость поверхности по параметру Ra составляет 0,15-0,04 мкм, светоотражательная способность - 50-80%)