№ 4 (2025)
Аддитивные технологии и лазерная обработка
ПРОМЫШЛЕННЫЕ УСТАНОВКИ ДЛЯ АДДИТИВНОГО ПРОИЗВОДСТВА, ВЫПУСКАЕМЫЕ В МОСКОВСКОМ ЦЕНТРЕ ЛАЗЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
Аннотация
Представлен десятилетний путь развития от первых установок до современного комплекса, спроектированного и изготовленного полностью на отечественных комплектующих, включая программное обеспечение и оптическую систему. Первая установка СЛП-110, изготовленная в 2016 г. имела объем построения 110×110×200 мм. В течение ряда лет были выполнены многочисленные научно-исследовательские работы, послужившие основой разработки технологических процессов выращивания деталей и узлов из различных металлических порошков. В последующих разработках объем, выращиваемых изделий был увеличен до 250×250×300 мм. В результате выполненных НИОКР была спроектирована и изготовлена более совершенная установка СЛП-250. В этой установке с помощью системы датчиков предусмотрен полный автоматический контроль и управление параметрами процесса при длительной непрерывной многосуточной работе комплекса с обеспечением высокой надежности и стабильности. Ряд установок успешно эксплуатируются в нашей промышленности в производстве сложных изделий из разнообразных металлических, керамических и композиционных порошков, выпускаемых в нашей стране. Следующим этапом развития аддитивного производства является организация участков по изготовлению деталей на основе аддитивных комплексов и периферийного оборудования. Необходимо организовать в нашей стране серийный выпуск имеющихся установок и разрабатывать оборудование, обеспечивающее увеличение производительности процесса
Наукоемкие технологии в машиностроении. 2025;(4):3-7
3-7
ПРИМЕНЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ В АДДИТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЯХ ДЛЯ ТОПОЛОГИЧЕСКОЙ ОПТИМИЗАЦИИ
Аннотация
Аддитивные технологии хорошо зарекомендовали себя в промышленности. Как правило, речь идёт о технологиях, так называемых синтез на подложке (селективное лазерное плавление и подобные), которые позволяют создавать изделия со сложной геометрией, внутренними каналами и т.п. Современное программное обеспечение позволяет значительно расширить возможности подобных технологий. Одним из направлений развития в этой области является внедрение генеративного искусственного интеллекта, например, для проведения топологической оптимизации с целью уменьшения веса изделия без потери прочностных характеристик. В её основе лежат известные математические модели и численные методы расчётов. При этом в настоящее время стало возможным производить расчёты нескольких моделей в зависимости от задаваемых параметров параллельно. На данный момент для проведения моделирования и расчётов используются несколько алгоритмов, которые показывают высокие результаты, но требуют дополнительной проверки полученных результатов перед внедрением в производство. В данной работе представлены основные математические модели и рассмотрены особенности, на основе которых происходит оптимизация в аддитивных технологиях, рассмотрены примеры комбинации моделей. На примере перспективного метода оптимизации проанализированы существующие ограничения и возможности их преодоления. Ввиду особенностей моделирования одной из задач является получение результатов наиболее приближённых к реальным, поэтому предложен вариант улучшения работы с учётом реальных значений экспериментов. Также предложена схема для понимания особенностей работы различных методик, позволяющая определить возможный вариант расчёта данных в зависимости от имеющихся начальных условий.
Наукоемкие технологии в машиностроении. 2025;(4):8-16
8-16
Технологии механической обработки заготовок
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИМПРЕГНИРОВАННОГО АБРАЗИВНОГО ИНСТРУМЕНТА ПРИ ОБРАБОТКЕ ДЕТАЛЕЙ ПОДШИПНИКОВ
Аннотация
В машиностроительном производстве значимое место занимает технология шлифования деталей подшипников. Особенно актуальна эта тема в настоящее время, так как к этому процессу предъявляться повышенные требования, как по производительности, так и по качеству готовых изделий. Эффективность финишной обработки деталей подшипников в современном высокотехнологичном производстве обуславливается применением высокоэффективного абразивного инструмента со стабильными эксплуатационными характеристиками. Абразивный инструмент на керамической связке подвержен значительному влиянию внешней среды, особенно при работе с водными смазочно-охлаждающими жидкостями (СОЖ), которые в значительной степени изменяют физико-механические свойства шлифовальных кругов, снижая его твердость, прочность и, как следствие, ведут к снижению его эксплуатационных характеристик. Одним из эффективных направлений совершенствования абразивного инструмента можно считать введение в его поры твердых смазок (импрегнирование), улучшающих условия шлифования и качество поверхностного слоя обрабатываемых деталей подшипников. Проведенные авторами лабораторные исследования на базе НТЦ «ВНИИАШ» и изученный опыт промышленного применения импрегнированного инструмента на предприятиях по производству подшипников показывает его эффект только в случае равномерной пропитки всего объема абразивного инструмента и обеспеченности равномерности заполнения его порового пространства. По результатам проведенных исследований нами установлена возможность производительного, качественного импрегнирования абразивного инструмента серой способом свободного капиллярного поднятия по порам круга. Применение импрегнированного абразивного инструмента на предприятиях корпорации ЕПК позволяет повысить качество обработки деталей подшипников и снизить расход абразивного инструмента в 1,1 – 1,8 раза.
Наукоемкие технологии в машиностроении. 2025;(4):17-23
17-23
ТЕХНОЛОГИЯ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗУЧЕНИЯ ПРОЦЕССА ИЗМЕНЕНИЯ СОСТОЯНИЯ МЕТАЛЛОРЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА
Аннотация
Представлена технология и результаты изучения с её помощью процесса изменения состояния металлорежущего инструмента на примере инструмента, оснащённого пластиной из твёрдого сплава. Показано, что о скорости изменения состояния можно судить по виду двумерной гистограммы, построенной по данным временных рядов сигналов о колебаниях технологической системы во взаимно перпендикулярных плоскостях. Наличие на гистограмме паттерна типа «хвост кометы» свидетельствует о высокой скорости изменения состояния, в частности, в ходе приработки инструмента. Для отображения механизма изменения состояния используется кросскорреляционная кривая, вид которой характеризует силу взаимосвязи между направлениями колебаний. Усиление взаимосвязи является признаком стабилизации состояния и выходом инструмента на стационарный режим работы. Идентификация механизма изменения состояния выполняется с помощью процедуры, основанной на статистической проверке гипотезы о значимости изменения коэффициентов преобразования спектров сигналов о колебаниях по направлениям с помощью t-критерия Стьюдента. Результаты идентификации показали, что механизм изменения состояния представляет собой изменение связей и связанностей в технологической системе, что приводит к формированию у неё новых динамических свойств, обеспечивающих снижение сил резания за счет перераспределения сил трения между передней и задней поверхностями инструмента и, как следствие, повышающих устойчивость к возмущениям, создаваемым рабочими процессами. Проведено сравнение подхода, использованного при разработке технологии, с подходами, основанными на построении математической (аналитической или стохастической) модели реальной системы. Обосновано направление практической реализации технологии в программном обеспечении систем ЧПУ для более эффективного решения традиционных задачи управления, в частности, технологической, что будет гарантированно обеспечивать повышение надёжности инструмента
Наукоемкие технологии в машиностроении. 2025;(4):24-31
24-31
Автоматизированные подготовка и управление технологическими процессами
НАУКОЕМКИЕ ТЕХНОЛОГИИ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИЕ ПОВЫШЕНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ И НАДЕЖНОСТИ ИЗДЕЛИЙ МАШИНОСТРОЕНИЯ
Аннотация
Представлена методика экономической оценки внедрения на предприятиях машиностроения наукоёмких технологий обработки деталей различного назначения из труднообрабатываемых сталей и сплавов. Показано, что общий экономический эффект от использования в производственных процессах наукоёмких технологий складывается из прямого и дополнительного эффектов. Прямой экономический эффект может быть получен за счёт оптимизации режимов и изменения условий обработки деталей, повышения стойкости используемого металлорежущего инструмента и совершенствования технологической системы в целом путём повышения её надёжности и виброустойчивости. Для достижения прямого экономического эффекта предложено использовать в технологических процессах обработки деталей и заточки металлорежущего инструмента йодосодержащие средства, а также подачу в зону контакта инструмента и обрабатываемой поверхности детали охлаждённо-ионизированного воздуха. Дополнительный экономический эффект может быть получен как за счёт повышения качества обработанной поверхности детали, так и совершенствования организационно-технологических мероприятий при проведении ремонтных работ, техническом обслуживании и выполнении регламентных работ в процессе эксплуатации изделий машиностроения. Рассмотрены основные составляющие дополнительного экономического эффекта и приведена методика их определения. На основе анализа разработанной методики экономической оценки эффективности наукоёмких технологий обработки деталей и её апробации на ряде предприятий машиностроения авторы утверждают, что использование её даёт расчётные данные, сопоставимые с действительно получаемым эффектом, и может быть применена в любом типе производства, в том числе при ремонте машин.
Наукоемкие технологии в машиностроении. 2025;(4):32-39
32-39
Наукоемкие технологии при ремонте, восстановлении деталей и нанесении покрытий
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ ШЛИФОВАНИЕ ГАЛЬВАНИЗИРОВАННЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СОЕДИНИТЕЛЕЙ ДЛЯ УВЕЛИЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ТРЕНИЯ ПОКОЯ В СОЕДИНЕНИИ
Аннотация
Рассмотрено гальваническое покрытие электрических соединителей. Установлено, что существующие технологии нанесения гальванических покрытий обеспечивают то качество поверхности, которое было получено на подложке. На примере гальванического никелирования на медную подложку предложен способ повышения качества поверхностного никелированного слоя. В качестве дополнительной технологической операции предложено использовать электрохимическое шлифование. Чередование электрохимического шлифования и гальванического никелирования позволит получить более качественный поверхностный слой никеля, что позволит обеспечить большую площадь фактического контакта в соединении. Это, в свою очередь, позволит повысить коэффициент трения покоя и надежность электрического соединения при вибрациях. Представленная поверхность обеспечит минимальное число трещин, глубоких царапин и вмятин на изделии, что в свою очередь увеличивает электрическую проводимость, поверхностное соединение контактных электрических соединителей, а также снижает возникающее при соединении контактов электрическое сопротивление.
Наукоемкие технологии в машиностроении. 2025;(4):40-48
40-48