CC BY
0УДК 62-1/-9
Хитров В.А.
Тихоокеанский государственный университет (г. Хабаровск, Россия)
ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННАЯ ОБРАБОТКА ВИНТОВЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ
Аннотация: в статье рассматриваются современные методы и технологии высококачественной обработки винтовых поверхностей, применяемые в различных отраслях промышленности. Винтовые поверхности обладают широким спектром применения, начиная от деталей машиностроения и заканчивая высокоточными элементами аэрокосмической техники. Точность и качество обработки таких поверхностей напрямую влияют на эксплуатационные характеристики изделий. В статье проанализированы основные методы обработки, приведены примеры инновационных решений и рассмотрены перспективы развития данной области.
Ключевые слова: винтовые поверхности, машиностроение, точность, качество.
Винтовые поверхности занимают важное место в машиностроении и смежных отраслях. Примерами таких поверхностей могут служить резьбы, шнеки, червяки и другие сложнопрофильные детали, например, рабочие колеса центробежных насосов. Качество обработки винтовых поверхностей оказывает значительное влияние на работоспособность и долговечность изделий. В связи с этим, разработка и совершенствование технологий обработки является одной из актуальных задач современной науки и техники.
Винтовые поверхности делятся на несколько основных типов: цилиндрические, конические, гиперболические и тороидальные. В зависимости от формы и назначения, они находят применение в различных механизмах: от резьбовых соединений до шнековых транспортеров. Особое значение имеют
винтовые поверхности, используемые в приводных механизмах и передачах, где точность и надежность являются ключевыми параметрами.
Существуют различные методы обработки винтовых поверхностей, включая механическую обработку, электрохимическую и лазерную обработку, а также аддитивные технологии.
Наиболее распространённым методом является механическая обработка, включающая точение, фрезерование и шлифование. Точение и фрезерование применяются для получения предварительной формы винтовой поверхности, тогда как шлифование используется для достижения высокой точности и чистоты поверхности.
Электрохимическая обработка позволяет достигать высокой точности и минимальных дефектов на поверхности деталей. Она используется для обработки труднообрабатываемых материалов и создания сложных профилей винтовых поверхностей.
Лазерные технологии находят всё большее применение благодаря высокой точности и возможности обработки сложных профилей без применения режущего инструмента. Лазерное воздействие позволяет минимизировать термическую деформацию и повысить качество поверхности.
Современные аддитивные технологии, такие как селективное лазерное сплавление (SLM), позволяют создавать детали с винтовыми поверхностями напрямую из порошковых материалов. Эти методы обеспечивают высокую гибкость производства и позволяют реализовывать сложные геометрические формы, недоступные традиционным методам.
В последние годы наблюдается активное развитие методов обработки, направленных на повышение точности и качества винтовых поверхностей. Среди наиболее перспективных направлений можно выделить гибридные технологии, сочетающие механическую и лазерную обработку, а также использование искусственного интеллекта для оптимизации процессов обработки. Особый интерес представляют методы обратной связи в реальном
времени, позволяющие корректировать параметры обработки непосредственно в процессе производства.
Одним из наиболее перспективных направлений является разработка гибридных технологий, которые комбинируют преимущества различных методов обработки. Например, сочетание механической обработки и лазерного воздействия позволяет значительно повысить точность обработки винтовых поверхностей и сократить количество последующих операций. В гибридных установках можно проводить предварительное формообразование винтовой поверхности с помощью механических инструментов, а затем использовать лазер для финишной обработки, что обеспечивает минимальные допуски и высокую чистоту поверхности.
Интеграция аддитивных технологий (например, селективного лазерного сплавления — SLM) с традиционными методами обработки, такими как фрезерование и шлифование, открывает новые возможности для производства сложнопрофильных деталей. Аддитивные технологии позволяют создавать заготовки сложной формы с минимальным количеством материала, что снижает затраты на производство и уменьшает количество отходов. В дальнейшем такие заготовки могут быть доработаны традиционными методами для достижения требуемых параметров точности и шероховатости.
Введение искусственного интеллекта (ИИ) и машинного обучения (МЬ) в процессы обработки винтовых поверхностей является значимым шагом вперёд в направлении автоматизации и оптимизации производства. ИИ может анализировать большие объемы данных, собранных в процессе обработки, и предлагать оптимальные параметры для различных операций. Это позволяет не только улучшить качество обработки, но и значительно сократить время на настройку оборудования и снижать количество брака. Кроме того, использование ИИ для предсказания износа инструментов и контроля качества в реальном времени может существенно повысить эффективность производственных процессов.
Адаптивные системы управления станками с ЧПУ, оснащённые сенсорами и системами обратной связи, способны корректировать параметры обработки в реальном времени. Эти системы учитывают динамические изменения в процессе резания, такие как вибрации, температура и износ инструмента, и могут автоматически подстраивать режимы обработки для поддержания оптимального качества поверхности. Внедрение таких систем позволяет минимизировать влияние человеческого фактора и гарантировать высокую стабильность производственного процесса.
Высококачественная обработка винтовых поверхностей является важнейшей задачей для множества отраслей промышленности. Современные методы и технологии позволяют достигать высокой точности и качества обработки, что существенно повышает надёжность и долговечность изделий. В будущем ожидается дальнейшее совершенствование технологий, внедрение новых материалов и методов, что позволит ещё больше повысить эффективность производства и эксплуатационные характеристики продукции.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Петров, В.В. Лазерная обработка сложных профилей. - СПб.: НИЦ «Техносфера», 2020;
2. Сидоров, Н.Н. Метрология и контроль качества винтовых поверхностей. - Новосибирск: Наука, 2022;
3. Кузнецов, И.И., и др. Аддитивные технологии в машиностроении. -Екатеринбург: УрО РАН, 2021.
Khitrov V.A.
Pacific National University (Khabarovsk, Russia)
HIGH-QUALITY PROCESSING OF SCREW SURFACES
Abstract: the article discusses modern methods and technologies of high-quality processing of screw surfaces used in various industries. Screw surfaces have a wide range of applications, ranging from mechanical engineering parts to high-precision elements of aerospace engineering. The accuracy and quality of processing of such surfaces directly affect the performance characteristics of products. The article analyzes the main processing methods, provides examples of innovative solutions and discusses the prospects for the development of this field.
Keywords: screw surfaces, mechanical engineering, precision, quality.
