CC BY
13ИССЛЕДОВАНИЕ ПУТЕЙ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОТДЕЛОЧНОЙ
ЛЕЗВИЙНОЙ ОБРАБОТКИ
Иноземцев В.Е.
Научный сотрудник Института конструкторско-технологической информатики Российской академии наук (ИКТИ РАН), доцент кафедры «Технология транспортного машиностроения и ремонта подвижного состава» Российского университета транспорта (МИИТ), к.т.н.
THE INVESTIGATION OF EFFICIENCY INCREASING ON FINISH MACHINING OPERATIONS
Inozemtcev V.
Researcher of Institute for Design Technological Informatics of Russian Academy of Sciences (IDTI RAS), Associate professor of the Department "Technology of transport mechanical engineering and rolling stock repair"
Russian University of Transport (MIIT), Ph.D.
Аннотация
Разработан способ комбинированной отделочной механической обработки. При этом способе обработка поверхности идёт за счёт совместного воздействия режущего инструмента и анодного растворения металла под воздействием электрического тока в растворе электролита. Применение этого способа позволяет получать при обработке алюминиевых и медных сплавов более высокие параметры качества получаемой поверхности, в том числе специальные.
Abstract
Here is considering the method on combined finishing machining, which based on a surface treatment due to the combined action of the cutting tool and the anodic dissolution of the metal with the influence of an electric current in the electrolyte solution. The usage of this machining way makes it possible to obtain while processing aluminum and copper alloys the higher quality parameters of the formed surface, including special ones.
Ключевые слова: силумин, металлокерамика, чистовая обработка, шероховатость, пористость, комбинированная обработка, параметры качества.
Keywords: silumin, cermets, finishing, roughness, porosity, combined processing, quality parameters.
Одной из важнейших мировых тенденций развития машиностроительной промышленности является технологическая разработка и создание высокотехнологичных материалов, способных обладать необходимыми физико-механическими и химическими свойствами, и, как правило, имеющих определённую структуру. Решение технологических задач, связанных с анализом триботехниче-ских процессов и целесообразностью использования определённых материалов с заранее заданными свойствами в конкретных узлах, системах, агрегатах и модулях, способствует увеличению надёжности и времени эксплуатации отдельных элементов машин, а также снижает риски преждевременного вывода узлов и агрегатов машин из эксплуатации. Также применение высокотехнологичных материалов позволяет обеспечить требуемый уровень качества продукции машиностроения. Технологии получения данных материалов позволяют создавать в большинстве случаев уже готовые детали без дополнительных операций формообразования, но для отдельных категорий деталей требуются операции чистовой механической обработки. Поэтому проблемы, сопутствующие чистовым операциям формообразования, являются очень актуальными и требуют индивидуального подхода для их решения [4].
К высокотехнологичным материалам относятся также пористая металлокерамика, силумины и другие легкоплавкие материалы. Силумины применяются в авиационной и автомобильной промышленности, из них изготавливают поршни, картеры и блоки цилиндров двигателей. Пористые ме-таллокерамические материалы применяются для изготовления самосмазывающихся подшипников скольжения, которые находят успешное применение в бытовой технике, а также в автомобильной и нефтедобывающей промышленности. Пористые металлокерамические материалы также находят своё применение на железнодорожном транспорте, в настоящее время широко используются в области локомотиво- и вагоностроения для изготовления антифрикционных направляющих втулок тормозной рычажной передачи, а также для изготовления деталей узлов трения в стрелочных переводах железнодорожного пути.
Исследованием процессов лезвийной обработки алюминиевых сплавов занимаются многие учёные, в том числе специалисты из университета Клемсона в Международном центре автомобильных исследований [3]; технологического университета Северного Техаса Discovery Park [5] и другие [1, 2]. Большой ассортимент сплавов на основе алю-
миния, количество которых обусловлено технологическими требованиями различного уровня, указывает на необходимость определения рациональных методов и технологических подходов к их обработке, снижая трудоёмкость процессов за счёт сокращения числа операций, сокращении основного технологического времени и повышая качество продукции.
Механическая обработка материалов на основе алюминия сопровождается задирами на поверхности [14], выходящей из-под резца, а также налипанием удаляемого материала на режущую кромку инструмента, что приводит к снижению эффективности процесса резания, повышенному тепловыделению и износу инструмента. Для достижения высокого качества поверхности при резании силуминов рекомендуется использовать специальные режущие пластины с алмазоподобным углеродным покрытием и другими износостойкими покрытиями. При этом режущий инструмент должен обладать большим передним углом, малым радиусом округления режущей кромки р и малым радиусом вершины инструмента г. Для увеличения теп-лоотвода в отдельных случаях, когда ведётся обработка тонкостенных втулок, целесообразно использовать СОТС. Также в целях снижения шероховатости возможно добавление в СОТС химических реактивов, снижающих прочность удаляемого слоя материала. Таким образом анодно-механиче-ская обработка силумина с применением раствора каустической соды позволила получить поверхность с шероховатостью Яа 0,6 - 0,7, скорость резания V составила 214 м/мин, подача 8 составила 0,05 мм/об, глубина резания 1 = 0,5 мм. в качестве режущего инструмента использовалась сменная твёрдо-сплавная пластина чашечной формы.
Такие операции чистовой обработки осевым инструментом, как развёртывание рекомендуется проводить на низких скоростях резания. Развёртывание отверстий в алюминиевых сплавах рекомендуется выполнять с помощью развёрток с прямыми или спиральными канавками [8]. Развёртки со спиральными канавками снижают вибрацию инстру-
мента и позволяют улучшить шероховатость на поверхности обрабатываемой детали. Подачу для машинного развёртывания рекомендуется выбирать в зависимости от материала режущего инструмента, при этом подача может составлять 0,3 - 1 мм/об [4].
Пористая металлокерамика получается в порошковой металлургии с помощью прессования металлических порошков с добавлением порообразо-вателя [7] и спеканием при соблюдении ряда условий. Основные свойства спечёных пористых подшипников скольжения [13], определяющиеся их эксплуатационными качествами: самосмазывае-мость, хорошая прирабатываемость, износостойкость и прочность. Самосмазываемость пористых подшипников заключается в смазке трущейся пары маслом, содержащимся в порах подшипника. При вращении, особенно при малых скоростях, образуется постоянная смазывающая плёнка за счёт масла, поступающего из капилляров. Регулирование подачи масла осуществляется автоматически. При увеличении скорости вращения вала температура подшипника повышается, вязкость смазки снижается и она в большем количестве поступает в зону трущихся поверхностей.
К качеству поверхности изделий из высокотехнологичных легкоплавких материалов предъявляются высокие технические требования, к металло-керамическим материалам предъявляются особые требования. Таким образом, кроме соответствующей шероховатости, антифрикционные втулки из металлокерамики должны обладать требуемой пористостью поверхностного слоя, с помощью которого удерживается смазка.
В процессе обработки металлокерамики резанием поверхностные поры замазываются под действием режущей кромки инструмента (рисунок 1). Пористость поверхностного слоя в результате применения лезвийной обработки сокращается по сравнению с первоначальной в 1,7 - 2 раза. В связи с этим возникает необходимость определения режимов и условий обработки, позволяющих максимально снизить затягивание пор на полученной поверхности.
Рисунок 1. Поверхность детали из бронзографита. а) структура бронзографита необработанная (х50). б) Полость поверхностной поры бронзографита после механической обработки (х500)
(разрез по нормали к поверхности): 1 - кратер поры; 2 - наплыв после механической обработки.
Перечнем научных исследований были сформулированы основные положения и рекомендации, связанные с определением соответствующих режимов обработки, выбором условий среды резания и требования, которым должен отвечать применяемый режущий инструмент.
С целью повышения пористости поверхности металлокерамических спечённых материалов необходимо использовать рациональные режимы резания. Установлено, что на изменение пористости при механической обработке существенное влияние оказывают такие факторы, как вид материала применяемого режущего инструмента, скорость резания, величина подачи, глубина резания, геометрические параметры режущего инструмента, наличие и вид применяемой смазочно-охлаждающей технологической среды (СОТС) [15]. Таким образом, при исследовании процесса резания бронзо-графита и железографита установлено, что для пористых металлокерамических материалов с пористостью поверхности от 18% до 25 % наиболее рациональным является использование высоких скоростей резания, применение твёрдосплавного инструмента с износостойким покрытием с минимальным радиусом вершины, имеющим минимальное округление режущей кромки [16]. Передний и задние углы режущего инструмента должны находиться в рекомендуемых пределах - соответственно у = 4-5°, а = 7-8°, подача не должна превышать 0,05 мм/об, глубина резания должна быть минимальной, но не менее, чем величина радиуса вершины режущего инструмента. Для чистовой механической обработки металлокерамических материалов рекомендуется использовать водорастворимые СОТС: Укринол-1М, Велс-1М. Данных мер возможно будет достаточно, если на полученной поверхности пористость и шероховатость будут соответствовать техническим требованиям к поверхности пористых металлокерамических материалов.
Пористость и шероховатость поверхности готовых изделий указываются в сертификате качества продукции и являются основополагающими показателями качества поверхности для антифрикционных вкладышей и втулок [10]. На практике не всегда чистовая механическая обработка позволяет получить необходимую шероховатость поверхности, даже если в процессе формообразования пористость соответствует предъявляемым требованиям. Применение СОТС при механической обработке
позволяет увеличить влияние на изменение пористости и шероховатости поверхности.
Также существуют нетрадиционные способы формообразования, представляющие собой комбинированную обработку, которая может включать механическое, электрическое, химическое воздействие. Комбинированные методы обработки обладают широким спектром управляемых факторов, влияющих на уровень качества формируемой поверхности, и поэтому являются удобными и эффективными в применении при процессах формообразования деталей из труднообрабатываемых и неоднородных материалов.
Существует большое разнообразие способов комбинированной обработки, сочетающих методы воздействия на поверхность с наложением электрического поля. К их числу относится и электрохими-комеханический комбинированный метод обработки [6]. Данный метод представляет обработку поверхности за счёт анодного процесса, основными видами воздействия здесь являются механическое силовое и химическое. Как показывают исследования, электрохимикомеханический комбинированный метод обработки является эффективным для достижения требуемых значений шероховатости поверхности деталей из металлокерамических спечённых материалов; металлокомпозитов, получаемых литьём; силуминов и других материалов.
Установлено [18], что чистовую анодно-меха-ническую обработку рекомендуется осуществлять при малых плотностях электрического тока, поэтому основное значение при её выполнении имеют механизмы анодного растворения и механического снятия плёнки движущимся инструментом. Эти процессы происходят преимущественно по вершинам микронеровностей, которые подвержены наиболее интенсивному электрохимическому воздействию и только на них происходит непрерывное механическое удаление плёнки. Во впадинах микронеровностей формируется толстый слой плёнки, играющей защитную роль. В совокупности это приводит к непрерывному уменьшению шероховатости, достижению высокой точности и чистоты поверхности. Экспериментально подтверждено, что эффективным способом для получения требуемых параметров качества поверхностного слоя деталей из пористых металлокерамических материалов является комбинированная механоэлектрохимиче-ская обработка с СОТС (рисунок 2).
а) Схема чистовой обработки точением; б) Схема чистовой обработки осевым инструментом (развёртывание отверстий). 1 - заготовка; 2 - режущий инструмент; 3 - динамическое токосъёмное устройство; 4 - подача раствора; 5 - источник тока; 6 - микроамаперметр; 7 - резистор с регулируемым сопротивлением.
Электрическая цепь замыкается через струю СОТС, попадающую в зону резания. В качестве анода служит поверхность обрабатываемой пористой металлокерамики, в качестве катода используется металлический стержень, помещённый в ёмкость с химически активным раствором [11, 12]. Величина тока и напряжения зависит от режимов резания, марки обрабатываемой металлокерамики, от вида материала инструмента и его геометрических параметров. Подключение анода к источнику питания лучше осуществлять посредством динамического токосъёмного устройства, контактирующего непосредственно с обрабатываемой заготовкой. Эффективность обработки повышается при использовании в роли СОТС химически активного раствора с хорошей токопроводностью.
Применение данного комплекса, состоящего из механической обработки и электрохимической активации СОТС, позволяет практически избежать затягивания пор и получить поверхностную пористость, соответствующую пористости заготовок при спекании, а также шероховатость, отвечающую техническим требованиям качества продукции.
Таким образом, при обработке заготовок антифрикционных втулок из бронзографита БрОгрЗН целесообразно использовать механоэлектрохими-ческую комбинированную обработку, сочетающую резание сменными твёрдосплавными пластинами с покрытием нитрида титана, имеющими радиус вершины не более 0,4 мм, одновременное травление за счёт образования электрической цепи, замыкающейся через струю СОТС из водного раствора Си804 (25%). В результате шероховатость полученной поверхности составила Яа 0,63 - 1,25, что отвечает техническим требованиям, предъявляемым к
поверхности антифрикционных втулок. Для обработки железографита целесообразно применять сульфат железа.
Метод электрохимикомеханической комбинированной обработки позволяет управлять качественными показателями в процессе формообразования поверхности, в результате способствуя достижению необходимого уровня параметров качества поверхностного слоя, в том числе специальных показателей качества, являющихся определяющими для отдельной категории труднообрабатываемых материалов.
Как показали результаты исследований, при лезвийной анодно-механической обработке в процессе резания силуминов образование окислов на обрабатываемой поверхности значительно ухудшает протекание электрохимических процессов. Особенно это значимо при анодном растворении алюминиевых сплавов, имеющих высокую способность к окислению.
Известно большое влияние состава электролита на показатели электрохимической обработки. В качестве электролита использовались водные растворы №С1 и №N03. Как показали результаты исследования (рисунок 3) процессов формообразования, наиболее эффективным является использование 25-30% водного раствора хлорида натрия №С1. Дальнейшее увеличение концентрации раствора №С1 более 30% снижает влияние анодного процесса на обеспечение требуемой шероховатости поверхности. Согласно исследованиям [12, 20] повышение концентрации электролита увеличивает вязкость раствора электролита, что приводит к уменьшению производительности процесса анодного растворения.
Ra,mkm 0.8
0,7
0,6
0,5
0,4
1чЛ7 5
1ЛК6 9 1 1 1 0,6
1*0,5 7
100
150
:oo
150
300
350
V,m/min
Рисунок 3. Влияние концентрации электролита на качество поверхности силумина.
Изменение напряжения в электрической цепи при лезвийной анодно-механической обработке также влияет на шероховатость обработанной поверхности. При проведении исследований напряжение в электрической цепи изменялось в диапазоне 12-24 V. Дальнейшее увеличение напряжения приводит к пробою в межэлектродном зазоре. Из приведённых результатов экспериментов следует, что увеличение напряжения в цепи способствует улучшению шероховатости.
Также экспериментально установлено, что в процессе анодно-механической обработки изменение скорости резания существенно влияет на шероховатость поверхности формируемой детали. Большое содержание алюминия в образцах исследуемых силуминов (около 87%) способствует увеличению скорости процесса анодного растворения, поэтому обработка осуществлялись на высоких скоростях при использовании таких условий травления, которые позволяют снизить уровень шероховатости. Результаты исследований показали, что минимальная шероховатость обработанной поверхности силуминов достигается при скоростях резания в диапазоне 200-300 м/мин.
Также было установлено, что шероховатость обработанной поверхности достигает Ra < 0,60 мкм при использовании 30% водного раствора №С1 при скорости резания 250 м/мин и напряжении электрической цепи 24 V.
Формирование шероховатости обработанной поверхности силуминов в условиях анодно-меха-нической обработки состоит из двух последовательных этапов: снятия припуска с помощью лезвийной механической обработки и последующего анодного растворения металла поверхности, вышедшей из-под инструмента. Разработанная ранее математическая модель формирования шероховатости обработанной поверхности [20] при лезвийной анодно-механической обработке силуминов с учётом характера протекания процесса, приобретает следующий вид:
где Rz-средняя высота профиля шероховатости;
Ы - составляющая профиля шероховатости, обусловленная геометрией и кинематикой перемещения рабочей части инструмента;
Ь2 - составляющая профиля шероховатости, обусловленная колебаниями инструмента относительно обрабатываемой поверхности;
h3 - составляющая профиля шероховатости, обусловленная пластическими деформациями в зоне контакта инструмента и заготовки;
h4 - составляющая профиля шероховатости, обусловленная шероховатостью рабочих поверхностей инструмента;
h5 - величина изменения профиля шероховатости, обусловленная анодным растворением при лезвийной анодно-механической обработке.
В результате статистической обработки экспериментальных данных модель формирования шероховатости обработанной поверхности для лезвийной анодно-механической обработки имеет следующий вид:
Ra
0,039
е0,106^0,06^0,082
(2)
Rz =h1+h2+h3+h4-h5
(1)
где Ra - показатель шероховатости (мкм); V -скорость резания (м/мин); ю - концентрация электролита (%); и - напряжение электрической цепи (V).
Также проведена оптимизация условий формирования шероховатости обработанной поверхности силуминов при развёртывании и резьбонареза-нии методом анодно-механической обработки. Принцип действия лезвийной анодно-механиче-ской обработки при развёртывании и резьбонареза-нии несущественно отличается от лезвийной анодно-механической обработки точением. Особенность данных процессов формирования шероховатости поверхности заключается в ином взаимодействии режущего инструмента с поверхностью заготовки. Таким образом, при развёртывании и
резьбонарезании кромка режущей части инструмента позволяет получить основные геометрические параметры, а последующий процесс анодного растворения формирует окончательные геометрические параметры обработанной поверхности.
В результате полученная математическая модель уменьшения шероховатости поверхности лезвийной анодно-механической обработки при развертывании имеет следующий вид:
Ra =
^0,1545.^0,039 т/0,03, г/0,35
(3)
В результате соответствующих расчётов и преобразований математическая модель уменьшения шероховатости поверхности лезвийной анодно-ме-ханической обработки при резьбонарезании приобретает следующий вид:
Ra =
„8,39.,., 0,66
(4)
Оптимальные условия резания при развёртывании и резьбонарезании достигаются следующим значениям факторов: V - 20 м/мин, и - 24 V, применение 30% хлорида натрия с добавлением 2% нитрата натрия (шероховатость при развёртывании составила Ra 0,51 мкм, шероховатость при резьбонарезании составила Ra 0,21 мкм).
При чистовой обработке алюминиевых сплавов рекомендуемая скорость резания составляет 400-500 м/мин [17]. Как показали проведенные исследования, при анодно-механической обработке оптимальная скорость резания составляет 250 м/мин. Проведенные стойкостные испытания свидетельствуют о том, что снижение скорости резания при чистовой обработке алюминиевых сплавов позволяет уменьшить интенсивность размерного износа инструмента в 1,5 - 3 раза при значительно меньшей шероховатости обработанной поверхности (снижение более, чем в два раза). Исходя из этого преимуществом чистовой лезвийной анодно-механической обработки силуминов по сравнению с традиционным точением является более низкая шероховатость обработанной поверхности ^а 0,6 мкм против Ra 1,3 мкм) при значительно более низкой (в 1,5 - 3 раза) интенсивности размерного износа инструмента, достигаемого за счет снижения скорости резания. При использовании традиционного чистового точения минимальная шероховатость достигает Ra 1,25 - 1,3 мкм. Поэтому для достижения шероховатости Ra 0,6 мкм в этом случае необходимо вводить дополнительные технологические операции финишной обработки, которые значительно увеличивают трудоёмкость всего технологического процесса механической обработки деталей из силуминов.
Исследование формирования качества поверхности деталей из алюминия и алюминиевых сплавов в процессе фрезерования также подтверждает целесообразность применения анодно-механиче-ской обработки. При рассмотрении данного процесса, закономерность формообразования тоже описывается формулой (1), но в данном случае
необходимо учитывать иной характер взаимодействия режущего инструмента с обрабатываемой поверхностью, а также наличие нескольких режущих кромок, что может способствовать росту шероховатости на макроуровне. При изучении повышении эффективности технологии фрезерной обработки [9] установлено, что отсутствует какая-либо тесная взаимосвязь между шероховатостью и режимными параметрами обработки. Также преобладающее влияние на шероховатость оказывают параметры оборудования: допустимый крутящий момент на шпинделе, мощность, жесткость. Помимо этого, при соблюдении требований к оборудованию при фрезеровании алюминиевых сплавов шероховатость обработанной поверхности может находиться в пределах Ra 0,6-0,8 мкм.
Большое значение на качество формирования поверхностного слоя деталей из алюминиевых сплавов оказывает жёсткость и точность позиционирования применяемого в операциях технологического оборудования. В настоящее время параметры качества обеспечиваются за счёт применения современного высокопроизводительного станочного оборудования с числовым программным управлением, данное оборудование позволяет осуществлять высокоскоростную механообработку HSM (High Speed Machining). Её отличительной особенностью является высокая скорость резания, при которой значительно увеличивается температура в зоне образования стружки, материал обрабатываемой детали становится мягче, и силы резания уменьшаются, что позволяет инструменту двигаться с большой рабочей подачей. Достижение эффекта HSM обусловлено структурными изменениями материала в зоне отрыва стружки. Это связано с образованием пластических деформаций, происходящим с высокой скоростью. При повышении скорости деформаций силы резания первоначально растут, а потом, с достижением определенной температуры в зоне образования стружки, начинают значительно сокращаться. При этом время контакта режущей кромки с заготовкой и стружкой так мало, а скорость отрыва стружки столь высока, что большая часть тепла, образующегося в зоне резания, удаляется вместе со стружкой, а заготовка и инструмент не успевают существенно нагреваться. Этот эффект уже известен ранее. Обработка алюминия и его сплавов с помощью HSM имеет множество особенностей, связанных с характеристиками оборудования и точностью управляющих программ для HSM-траекторий. На основе многих исследований процессов обработки и HSM-программирования специалистами [19] выработаны различные рекомендации, связанные непосредственно с выбором оборудования, режимов резания, выбором и позиционированием режущего инструмента.
Также в настоящее время известно преимущество использования анодно-механической обработки, с помощью которой можно получать детали более высокого качества, а также обеспечить значительное повышение работоспособности и износостойкости режущего инструмента. Однако анодно-
0.72.^3.86
V
механическое фрезерование пока не имеет широкого распространения. При чистовых и финишных операциях анодно-механической обработки наиболее эффективны схемы резания, включающие в себя последовательное действие механической, а затем электрохимической составляющей. В основе данного способа обработки лежит сочетание электроконтактного взаимодействия инструмента и заготовки (механическое разрушение или формоизменение металлических поверхностей, производимом одновременно с нагревом или расплавлением этих поверхностей электрическим током) и гальванического процесса (в данном случае, анодного растворения металла с обрабатываемой поверхности). Движущийся инструмент не только подводит ток и удаляет размягченный металл, но и, благодаря вибрации, способствует возникновению множества прерывистых контактов, необходимых для образования дуговых разрядов. Электроконтактная обработка может выполняться как в воздушной, так и в жидкой среде. Производительность обработки почти линейно растет с увеличением напряжения и мощности источника питания.
Существенную роль на качество формируемой поверхности при анодном фрезеровании алюминиевых сплавов оказывают: материал заготовки и режущего инструмента, число зубьев фрезы, режимы резания, геометрические параметры и точность позиционирования применяемых сменных режущих пластин, взаимное расположение фрезы относительно заготовки (симметричное/несимметричное фрезерование), направление фрезерования (встречное/попутное), наростообразование, величина тока и напряжения в зоне контакта инструмента и заготовки, наличие и вид смазочно-охлаждающей технологической среды (или состав и концентрация электролита), а также способ её подачи. Следовательно, анодное фрезерование позволяет управлять качеством обработки и оптимизировать технологический процесс за счёт широкого спектра возможных значений любого из воздействующих факторов. В настоящее время возможности комплексных методов обработки продолжают изучаться.
Список литературы
1. Anna Carla Araujo1, Adriane Lopes Mougo, Fabio de Oliveira Campos. Micro milling cutting forces on machining aluminum alloy. http://minds.wiscon-sin.edu/bitstream/handle/ 1793/65377/0064-1.pdf?se-quence=1
2. Marko Reibenschuh, Franc Cus, Uros Zuperl. Turning of high quality aluminium alloys with minimum costs. http://bookr2.com/viewmanual/197514
3. Mathew A. Kuttolamadom, Sina Hamzehlouia, M. Laine Mears. Effect of Machining Feed on Surface Roughness in Cutting 6061 Aluminum. http://www.clemson.edu/manufacturing- lab/ docu-ments/publications/kuttolamadom%25202010b.pdf
4. M.Yu. Kulikov, V.E. Inozemtsev, Myo Naing Oo. Technological method for the finishing process of fusible alloy Precision Machining VII. Selected, peer reviewed papers from the 7th International Congress of
Precision Machining (ICPM 2013), October 3-5, 2013, Miskolc, Hungary. Pg. 224-228.
5. Nourredine Boubekri, Vasim Shaikh. Machining using minimum quantity lubrication: a technology for sustainability. http://www.ijastnet.com/jour-nals/Vol_2_No_ 1_January_2012/13 .pdf
6. Афонин А.Н., Гапоненко Е.В., Еренков О.Ю. и другие. Прогрессивные машиностроительные технологии. Москва. Спектр. 2012. С.191.
7. Бабич Б.Н., Вершинина Е.В., Глебов В.А. Металлические порошки и порошковые материалы. Справочник. - М.: ЭКОМЕТ, 2005. С. 450.
8. Белецкий В.М., Кривов Г.А. Алюминиевые сплавы (состав, свойства, технология, применение). Справочник. Киев, Коминтех, 2005. С. 180 - 181.
9. Грубый С.В., Зайцев А.М. Повышение эффективности технологии фрезерной обработки деталей из перспективных алюминиевых сплавов на современном оборудовании с ЧПУ. http://mt2.bmstu.ru/old/BMR2010/a2/5.pdf
10. Иноземцев В.Е. Использование и обработка металлокерамики. Журнал «Мир транспорта» № 4/2010. МИИТ. С. 44-48.
11. Иноземцев В. Е. Факторы, влияющие на технологические возможности металлокерамиче-ских спечённых материалов, в процессе лезвийной чистовой обработки. Научно - технический журнал «Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии» Государственного университета - учебно-научно-производственного комплекса (ФГБОУ ВПО «Госуниверситет - УНПК»). № 4/2 (288) 2011. Орёл 2011. С. 61-66.
12. Иноземцев В.Е., Куликов М.Ю. Исследование влияния условий чистовой механической обработки металлокерамических спечённых материалов на качество образуемой поверхности. Межвузовский сборник научных трудов «Физика, химия и механика трибосистем» Ивановского государственного университета. Трибологический центр ИвГУ. Выпуск X. Иваново 2011. С. 88 - 93.
13. Кипарисов С.С., Либенсон Г.А. Порошковая металлургия. Москва Металлургия, 1980. С.382.
14. Ковенский И.М., Кусков В.Н., Прохоров Н.Н. Структурные превращения в металлах и сплавах при электролитическом воздействии. Тюмень ГНГУ, 2001. С.115.
15. Куликов М.Ю.; Иноземцев В.Е.; Мо Наинг У. Способ улучшения качества поверхностного слоя с помощью комбинированной механо-элек-трохимиической обработки. Сборник научных трудов «Висош тенологй в машинобудуванш» Харьковский политехнический институт. №1 2012. С. 168 - 170.
16. Куликов М.Ю., Иноземцев В.Е. Исследование воздействия условий резания на качество формирования поверхности металлокерамических изделий при их чистовой токарной обработке. Мир транспорта №2 2012 С. 44 - 49.
17. Куликов М. Ю., Иноземцев В. Е., Бочаров А. А., Мо Наинг У. Электрохимикомеханическое формообразование как высокопотенциальная технология в области обработки металлов. Научно -производственный журнал «Металлообработка» 4
(94)/2016. Издательство «Политехника», Санкт-Петербург. 2016. С. 63-66.
18. Подураев В.Н. Резание труднообрабатываемых материалов. М. Высшая школа. 1974. С. 469470, С. 494.
19. Степанов А.В. Высокоскоростное фрезерование в современном производстве. CAD/CAM/CAE Observer 4 (13) 2003. С.2-8.
20. Суслов А.Г. Качество поверхности слоя деталей машин. М.: Машиностроение, 2000. С. 154.
SYSTEM FOR CONDUCTING AUGMENTED REALITY EXCURSIONS USING COMPUTER
VISION
Kravets A.
Master's degree student,
National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute"
Simonenko V. Professor, ScD of Computer Science, National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute"
Abstract
The article describes the method of finding landmarks and historical monuments in the image, used via the system for tours in virtual and augmented reality. The purpose of the development is to improve the existing solutions in the format of the web resource. For best results, solutions and methods were evaluated in terms of their use in the web application.
Keywords: machine learning, computer vision, augmented reality, convolutional neural network, architectural monuments.
One of the important modern trends in software -programs that use computer vision. This technology allows you to analyze information in images and video files. For example, read text or locate selected objects.
Currently, there a lot of cases in which you need to make some decisions based on the presence in the picture of the object or just classify it. The ability to "recognize" is known as a basic ability of biological beings, while computer systems do not fully possess this ability.
Due to the rapid development and implementation of neural networks and machine learning, humanity has been able to engage certain artificial intelligence(AI) systems to perform practical tasks, but not all tasks have been covered. So, the new system was developed, which provides the user with a web resource that can be used for guided tours in virtual and augmented reality according to a pre-compiled script.
Excursions are divided into points, each of which shows the user augmented or virtual reality. In order to improve the existing system, it was decided to add a landmark recognition for the excursion points where augmented reality is used.
To solve this problem, the available solutions in the field of computer vision technology are considered. The use of computer vision technology to solve this problem is justified in terms of reliability and speed.
However, the task of recognizing monuments is not trivial and requires more attention than just recognizing an object of a class (person, object, nature, etc.). It requires not only the separation of an object into a class, but also the determination of whether the object is an architectural monument, whether it is just a building, or whether there is a monument in the image at all. This direction in computer vision technology is relatively new and, of course, interesting and important for educational, scientific and entertainment purposes.
The image recognition puzzle is a major problem in neural networks field, mostly computer vision sub-field. The input is received in a form of an image and the system needs to look for similar images. While considering images, containing landmarks, the differences such as another point of view or cropping(so that different parts of facades are present in the photo nevertheless this photo still depicts the same landmark). These differences might be significant, which describes the main difficulty that makes the task non-trivial. In addition to cropping differences, changes in lighting, external objects in the photo, and incorrect geometry due to camera lenses are complementary factors that affect the variability of the observed monuments.
Moreover, it is usually difficult to use accurate 3D information in landmark recognition programs. For these reasons, it is not correct to utilise that method, which uses strong geometric patterns, such as 2D, 3D modelling etc.
On the other hand, another approach may be used, which is based not on geometry, but on the actual image. In this way, the image is characterized via the set of images, and these images must show all landmark's main features. These main features are extracted from the set of raw photos and are widely used for the model of CNN for a recognition problem. This procedure is known as "visual learning".
To obtain the instance of the image, the system must convert the information of the given image to an embedding of the other image. Related to the newest approaches, the work is focused on the study of this problem using a convolutional neural network (CNN).
Recent advances in technology computer vision and image search closely associated with convolutional neural networks. The reference CNN consists of three parts: convolutional layers, a pooling layer and a fully connected layer (Fig. 1).
