CC BY
14
Список литературы на английском языке / References in English
1. Vlasov S.V., Gubanok I.I., Dudov A.N. et al. Patent 2315230 RU. Sistema dlya kontrolya utechki gaza iz magistral'nogo gazoprovoda (A system for monitoring gas leakage from a main pipeline). Publ. 20.01.2008. Bul. N 2 [in Russian]
2. Proskurjakov R.M., Dementev A.S. Postroenie sistemy diagnostiki tehnicheskogo sostojanija nefteprovoda na osnove postojannogo puTsirujushhego magnitnogo polja (The building a system of diagnosing the technical condition of the pipeline on the basis of continuous pulsed magnetic field). Zapiski Gornogo instituta / Sankt-Peterburgskij gornyj universitet. SPb, 2016. T.218. 208s [in Russian]
3. Smoldyrev A.E. Truboprovodnyi transport(Pipeline transport). Moscow: Nedra, 1970, p.272 [in Russian]
DOI: 10.18454/IRJ.2016.54.001 Дерябин И.П.1, Токарев А.С.2
1 Доктор технических наук, Южно-Уральский государственный Университет 2ORCID: 0000-0003-3902-5785, Аспирант, Южно-Уральский государственный Университет, старший преподаватель, Трехгорный технологический институт - филиал «Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ» ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ СРЕЗАНИЯ ПРИПУСКОВ ЗЕНКЕРАМИ С МНП ПРИ ОБРАБОТКЕ
ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ
Аннотация
В статье исследуется процесс формообразования срезаемых сечений припуска трех лезвийным зенкером с многогранными неперетачиваемыми пластинами, при обработке твердых материалов. Разработана масштабная и математическая модель для расчета площадей срезаемых сечений. Для построения масштабной модели использовалась программа KOMPAS-3D V16, которая позволила измерить площади сечений срезаемые каждым лезвием. Сравнение моделей показало адекватность применения данного метода при обработке точных и глубоких отверстий.
Ключевые слова: Зенкер с МНП, обработка точных и глубоких отверстий, увод оси, математическая модель.
Deryabin I.P.1, Tokarev A.S.2
1PhD in Engineering, South Ural state University,
2ORCID: 0000-0003-3902-5785, Postraduate student, South Ural state University, senior lecturer, Trekhgorny technological Institute branch,"National research nuclear University "MEPhI" STUDY OF THE PROCESSES OF CUTTING ALLOWANCES BY COUNTERBORING, WITH MNES
IN THE PROCESSING OF SOLID MATERIALS
Abstract
This article examines the process of forming cut sections of the stock three bladed countersink with a multifaceted profile inserts, when machining hard materials. Developed large-scale and mathematical model for calculation of areas cut away sections. To build a scale model we used the program KOMPAS-3D V16, which allowed to measure area of cross sections cut away each blade. Comparison of models showed the adequacy of this technique in processing accurate and deep holes.
Keywords: Zenker with MNP, processing accurate and deep holes, pull the axis mathematical model.
Для обработки цилиндрических и конических поверхностей часто используется такой метод обработки как зенкерование. Зенкер- это специальный режущий инструмент, для обработки отверстий. Этот инструмент, позволяет увеличить точность обработки и значительно повысить качество обрабатываемой поверхности. [1, C. 45]
Зенкерование обычно является получистовой обработкой резанием. Исходя из полученных сведений, можно сделать следующие основные назначения зенкерования:
• Очистка и сглаживание поверхности отверстий: перед нарезанием резьбы или развёртыванием;
• Калибрование отверстий: для болтов, шпилек и другого крепежа.
Зенкерование выполняется после сверления или в литьевых отверстиях
Процесс зенкерования можно отнести к точным механическим операциям. Такие операции требуют высокой мощности, и выполняются на следующих станках:
Сверлильные станки всех типов: наиболее часто. Станки токарной группы: наиболее часто. Расточные станки: часто как вторичная операция. Фрезерные (горизонтальные и вертикальные): редко. В основном на фрезерных с ЧПУ (как часть программы). Агрегатные станки: как одна из операций в автоматической линии. [2, С . 78]
Инструментом зенкерования является зенкер. Он представляет из себя многолезвийный инструмент, в среднем насчитывается от трех до двенадцати лезвий. Зенкер имеет ось вращения, а обработка ведется кромками режущих лезвий.
Диаметр зенкера всегда принимают меньше окончательного отверстия, так как окончательной операцией является обработка развертыванием. Очень редко зенкерование является окончательной операцией, в основном зенкер используют для промежуточной операции. [3, С. 89]
Основными материалами для изготовления зенкеров являются быстрорежущие стали. Встречаются конструкции этого инструмента, когда на режущих кромках крепятся специальные пластины из твердого сплава. При зенкеровании широко применяются смазочно-охлаждающие вещества.
Зенкера с многогранными неперетачиваемыми пластинами (МНП), в последнее время становятся все более популярными. Рассмотрим конструкцию зенкера на рисунке 1.
1
3
2
Рис. 1 - Конструкция зенкера с МНП
При обработке отверстий зенкерами исследуется схема формообразования отверстий. Режущая пластинка 2 закрепляется в корпусе зенкера 1. Где: ф - главный угол в плане; 1 - подача; Об - направление движение инструмента.
Различные схемы получаются из-за различных конструкций данного лезвийного инструмента, которые представлены на рисунках 2-3.
На рисунке 2 представлена схема формообразования зенкеров оснащенных МНП, без разделения срезаемого слоя, где: 1 - припуск; Бб - направление подачи; Бшах - максимальный диаметр обработанного отверстия; Бисх -исходный диаметр отверстия
На рисунке 3 представлена схема формообразования зенкеров оснащенных МНП, с разделением срезаемого слоя, где:
11 и 12 - припуск 1 и 2 лезвия соответственно; Бшах - максимальный диаметр обработанного отверстия; Бисх -исходный диаметр отверстия.
Отах
Рис. 2 - Схема формообразования зенкеров оснащенных МНП,без разделения срезаемого слоя
^ 3 ЛЕЗбия
1 ЛЕЗ6иЕ
Т
Рис. 3 - Схема формообразования зенкеров оснащенных МНП, с разделением срезаемого слоя
Такие схемы формообразования не дают полного представления об обработке отверстий. Для получения фактических сечений срезаемых слоев припуска и расчета их площадей необходимо учитывать погрешности расположения пластин в инструменте.
Рассмотрим случай формообразования отверстия зенкером с МНП, когда погрешность расположения пластин т, будет больше подачи на зуб, (рис. 4), такое возникает при обработке отверстий с малыми подачами, когда обрабатываются твердые материалы: стали и чугуны. Для этого в среде Компас 3Б V16 построим схему формообразования и масштабную модель площадей срезаемых слоев. На схеме условно изображены три лезвия исследуемого инструмента, показаны вершины радиус-векторов р1(у), р2(у+12°°), р3(у+24°°), р1(у+36°°), у - угол поворота зенкера с МНП; подача на оборот 8, и главные углы в плане, ф1=88°, ф2=90°, ф3=92°, также показана погрешность расположения пластин т.
Рис. 4 - Погрешность расположения пластин Схема формообразования показана на рисунке 5:
Рис. 5 - Схема формообразования
Зададим необходимые параметры. Диаметр исследуемого зенкера 25 мм. Диаметр предварительного отверстия 20,8 мм. Погрешность расположения пластин 0,2 мм. Подача инструмента 0,15 мм/об. Погрешность главных углов в плане ±2 градуса, в нашем случае ф1=880, ф2=900, ф3=920
Для нахождения площади срезаемой первым лезвием рассмотрим подробно схему формообразования. На рисунке 6 показана площадь сечения припуска срезаемая первым лезвием.
Рис. 6 - Площадь сечения припуска срезаемая первым лезвием
Из рисунка 6 видно, что участок срезаемый первым лезвием это прямоугольная трапеция. Поэтому площадь этого участка будем искать как площадь трапеции по формуле 1.
где h - (АК) - высота трапеции АВСD; ВС и АЭ - основания трапеции. Найдем высоту трапеции по формуле 2:
Д1 = '^ВС + АО),
(1)
/1 = р1(ф)-^,
где р1(у) - координаты радиус-вектора вершины первого лезвия;
^сх - диаметр предварительного отверстия.
Найдем длину верхнего основания трапеции, по формуле 3:
ВС =-,
з'
где 8 - подача инструмента;
т - погрешность расположения пластин.
Найдем длину нижнего основания трапеции, по формуле 4:
Подставляя полученные выражения
сечения припуска срезаемую первым лезвием:
АО = ^ + (^(90 - ф1) ■ р1(ф) - ^),
в уравнение 5
найдем
Д1 =
Р1(ф)-
На рисунке 7 показана площадь сечения припуска срезаемая вторым лезвием.
(2)
(3)
(4)
площадь
Рис. 7 - Площадь сечения припуска срезаемая вторым лезвием
Из рисунка видно, что участок срезаемый вторым лезвием, и в первом случае это прямоугольная трапеция.
Площадь, срезаемую вторым лезвием, найдем по формуле 1. Высоту трапеции найдем по формуле 6:
h = p2(vj/ + 120°)
где р2(у+120°) - координаты радиус-вектора вершины второго лезвия. Найдем верхнее основание трапеции по формуле 7:
также
как
(6)
СЕ = - + т.
з
Найдем нижнее основание трапеции по формуле 8:
AD=S- + tg(4>2 - ф1) ■ (р2(ф + 120°) - ^f).
Подставляя полученные выражения в формулу 8 найдем площадь, срезаемую вторым лезвием: • Д2 = . [£ + £ + (а(ф2 _ ф1) . (р2(ф + 12о0) _ ЭД
(7)
(8)
(9)
Когда погрешность расположения пластин т, будет меньше подачи на зуб, 3 лезвие зенкера не срезает никакого
слоя, т.е. является зачистным. В итоге получившаяся математическая модель расчета площадей срезаемых слоев для первого случая примет
вид:
Д1 = '-z
Д2 =
/ р2(ф)-
g + f + tg(Ф2 - ф1) ■ (р2(ф + 120°) - ^f)]
(10)
В построенной модели в среде КОМПАС-3Б V16 были количественно измерены площади (рис. 8, 9) и сравнены с расчетными, полученными по математической модели (табл. 1).
Рис. 8 - Измерение площади сечения припуска срезаемой первым лезвием
Рис. 9 - Измерение площади сечения припуска срезаемой вторым лезвием
Таблица 1 - Проверка адекватности математической модели
Площадь Измеренная, мм2 Рассчитанная, мм2 Погрешность измерения, %
А: 0,402455 -0,397243 1,3
Д2 0,402455 -0,415475 3,2
Вывод:
Как видно из таблицы, погрешность измерений и вычислений составляет не более 3,2%, что является допустимым отклонением.
Таким образом, можно сделать вывод, что данная математическая модель адекватна и может применяться при расчетах точности обработки.
Список литературы / References
1. Драгун А.П. Режущий инструмент / А. П. Драгун. - Л.: Лениздат, 1986. - 271 с.
2. Петрушин С.И. Основы формообразования резанием лезвийными инструментами / С. И. Петрушин . Учебное пособие. Томск: Изд. ТГУ, 2003. - 172с.
3. Пестрецов, С.И. Компьютерное моделирование и оптимизация процессов резания: учеб. пособие / С.И. Пестрецов. - Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2009 - 104 с. - 100 экз. - ISBN978-5-8265-0795-7.
Список литературы на английском языке/ References in English
1. Dragun A.P. Rezhushhij instrument [Cutting instrument] / A. P. Dragun. - L.: Lenizdat, 1986. - 271 s. [in Russian]
2. Petrushin S.I. Osnovy formoobrazovanija rezaniem lezvijnymi instrumentami [Fundamentals of forming cutting blade tools] / S. I. Petrushin . Uchebnoe posobie. Tomsk: Izd. TGU, 2003. - 172s. [in Russian]
3. Pestrecov, S.I. Komp'juternoe modelirovanie i optimizacija processov rezanija: ucheb. posobie [Computer simulation and optimization of cutting processes: proc. allowance] / S.I. Pestrecov. - Tambov: Izd-vo Tamb. gos. tehn. un-ta, 2009 -104 s. - 100 jekz. - ISBN978-5-8265-0795-7. [in Russian]
DOI: 10.18454/IRJ.2016.54.058 Дмитриев М.С.
Доктор технических наук, Южно-Уральский государственный гуманитарно-педагогический университет ОЦЕНКА СЛОЖНОСТИ АЛГОРИТМА ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ОПЕРАТОРОВ ТРАНСПОРТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН
Аннотация
В статье рассмотрены принципы алгоритмического описания деятельности операторов по управлению технологическим процессом транспортно-технологических машин. Показаны примеры логической и блочной записи алгоритма выполнения технологической настройки зерноуборочного комбайна, приведены нормированные показатели логической сложности и стереотипности, позволяющие оценить сложность работы операторов. Результаты расчета указанных показателей позволяют сделать вывод о значительной информационной перегрузке и сложности деятельности операторов по управлению технологическим процессом зерноуборочных комбайнов, что, в свою очередь, негативно сказывается на безопасности, производительности и качестве их работы.
Ключевые слова: безопасность транспортно-технологических процессов, зерноуборочный комбайн, алгоритм, логическая сложность, стереотипность.
Dmitriev M.S.
PhD in Engineering, Ural State Humanitarian Pedagogical University
ASSESSMENT OF COMPLEXITY OF TRANSPORT AND TECHNOLOGICAL MACHINES OPERATORS'
ACTIVITY ALGORITHM
Abstract
In this paper the principles of the algorithmic description of operators' activities for technological process of transport and technological machines management are considered. Examples of logical and block record of algorithm of a combine harvester technological regulation are shown, the rated indicators of logical complexity and stereotype allowing to estimate complexity of operators' work are given. Results of calculation of these indicators allow to draw a conclusion on a considerable information overload and complexity of operators ' activities for combine harvesters technological process management that negatively affects safety, productivity and quality of their work.
Keywords: safety of transport and technological processes, combine harvester, algorithm, logical complexity, stereotype.
В последние годы в нашей стране происходит большое количество несчастных случаев при работе на транспортно-технологических машинах в различных отраслях народного хозяйства. Причинами такой неблагоприятной ситуации является устаревшая техника, нехватка квалифицированных специалистов, а также несовершенство конструкции узлов и механизмов указанных машин. Все вышесказанное в полной мере можно отнести и к сельскохозяйственному производству.
Согласно статистическим данным [1] показатели травматизма среди операторов мобильных сельскохозяйственных машин в 3 раза выше, чем в целом по отрасли. По имеющимся данным основными источниками травмирования с временной потерей трудоспособности или летальным исходом являются тракторы - около 50 % и транспортные средства - 18.. .23%. Зерноуборочные комбайны также относятся к таким источникам (около 13 %).
Как отмечалось выше, одной из причин несчастных случаев является конструктивное несовершенство техники, ее недостаточная приспособленность к психофизиологическим возможностям операторов. То есть, деятельность операторов по управлению, технологической настройке и техническому обслуживанию сельскохозяйственных транспортно-технологических машин зачастую оказывается сложна и небезопасна.
Деятельность оператора транспортно-технологической машины по управлению технологическим процессом может быть описана различными методами. Для более наглядного представления о деятельности оператора и последующей количественной оценки ее сложности наибольшее распространение получил операционно -структурный
