Наведено умови обробки глибоких отворів у корпусах із алюмінієвих сплавів АЛ9 рушничними свердлами. Проведено металографічний аналіз структури оброблюваного матеріалу та процесу різання. Встановлено причини незадовільної обробки окремих корпусів.

Раскрыты особенности обработки глубоких отверстий, обобщен отечественый и зарубежный производственный опыт и научно-исследовательская работа в данной области. Рассмотрены методы и способы сверления, зенкерования, расточки глубоких отверстий, описаны конструкции режущего инструмента, применяемого для выполнения этих операций. Охарактеризованы различные типы смазующе-охлаждающих технологических сред, определены назначение и свойства материалов, применяемых при обработке глубоких отверстий. Приведены краткие сведения о специальном производственном оборудовании, оснастке и технологиях обработки глубоких отверстий.

Описано методику досліджень коливань свердла під час свердління глибоких отворів. Запропоновано аналітичні залежності, що уможливлюють проводити теоретичний аналіз впливу окремих параметрів режиму різання, властивостей оброблюваного матеріалу та конструкції інструменту на вібростійкість свердла.

Розроблено математичні моделі динамічної системи глибокого свердління для керування силовими параметрами режиму обробки з використанням методів аналітичної ідентифікації. Одержано структури систем стабілізації з урахуванням змінного характеру обмежень на силові параметри. Розроблено алгоритми та програмне забезпечення для розрахунку та настроювання систем стабілізації процесу свердління глибоких отворів за апріорною технологічною інформацією. Дані отвори забезпечують підвищення продуктивності операції та точності обробки.

Підвищено ефективність процесу глибокого безвиводного свердлення (до 10 - 15d) отворів у корпусних деталях з ливарних алюмініїв стандартними спіральними свердлами малого діаметра (до 15 мм) багатошпіндельними, різноінструментальними силовими голівками на агрегатних верстатах та автоматичних лініях за рахунок зниження адгезійної взаємодії інструментального й оброблюваного матеріалів і удосконалення процесу стружкоутворення, тобто покращання умов сходу стружки шляхом зміни геометричних параметрів різальної частини свердла, зміни характеру її руху в стружкових канавках без пакетування фрагментів наросту та частин стружки. Запропоновано конструктивні та числові методи для забезпечення процесу глибокого безвиводного свердлення отворів, високу ефективність якого обгрунтовано теоретично та підтверджено практично.

Розв'язано задачу підвищення надійності процесу свердління глибоких отворів з використанням електроінструменту. Проведено морфологічний аналіз системи, синтез раціонального варіанта структур системи даного інструменту. Зроблено оцінку зазначених структур за укрупненими показниками, з виділенням найбільш раціональних варіантів. Визначено найменш надійні підсистеми та їх елементи за допомогою рівнянь фінальних вірогідностей в побудованих варіантах технологічної системи процесу свердління. Встановлено найменш надійну систему "оброблювана поверхня", яка характеризується параметричними відмовами, зокрема, неточністю розмірів, форм в подовжньому та поперечному перетинах. Досліджено напружено-деформований стан свердла з урахуванням чинника наявності складного опору для визначення причин параметричних відмов, критичну силу, що діє на свердло, умову стійкості за діючим напруженням (дотичним та нормальним). Проведено оцінку структури електроінструменту на основі машинного експерименту. Побудовано графіки відносних частот розподілу між відмовами функціонування й відновлення для підсистем даного інструменту. Доведено, що комплексне застосування розроблених обладнань підвищує ймовірність безвідмовної роботи системи.

Створено та досліджено збірні свердла з міжлезовим гідравлічним зв'язком для обробки глибоких отворів, що дозволяє зменшити зміщення осі інструмента від заданого напрямку. Розроблено конструкцію свердла, його математичну та імітаційну моделі. За результатами аналітичного та твердотільного моделювання підтверджено достатню швидкодію функціонування міжлезового зв'язку. Запропоновано узагальнений адитивний критерій оптимальності, вагові коефіцієнти якого визначено з урахуванням умов теорії технологічної спадковості. Наведено інженерну методику проектування збірного свердла, на базі якої визначено систему автоматизованого проектування, що використовує базу даних отриманих у процесі виробничих експериментальних досліджень.

Исследованы процессы износа и наростообразования на режущих пластинах инструмента для обработки глубоких отверстий. Представлены модели износа, нароста и интенсивности износа в диапазоне скоростей резания 10 - 80 м/мин. Дано пояснение характера износа и его влияния на стойкость режущей части и стабильность работы, сделаны выводы по повышению эффективности инструмента.

Показано математичну модель якості і точності обробки каналів отворів, яка надає можливість прогнозувати вірогідність збільшення продуктивності праці, ефективності виробництва, підвищення якості продукції, що випускається, що тісно пов'язано з точністю обробки отворів мірними кінцевими інструментами, що широко використовуються в машинобудуванні. Математична модель полягає в створенні методів прогнозування на базі 3-D моделі з урахування різноманітних чинників.

Досліджено підвищення ефективності процесу обробки глибоких отворів спіральними свердлами на базі існуючих розробок в різних напрямах. Розглянуто вдосконалення технологічного процесу обробки глибоких отворів спіральними свердлами на агрегатних верстатах, автоматичних лініях та гнучких виробничих системах.

Отмечено, что при изучении процессов сверления наиболее важным этапом является построение динамических моделей. Рассмотрен анализ разработанных алгоритмов математического моделирования, показаны их преимущества и недостатки. Приведены результаты моделирования и сделаны выводы об устойчивости системы.

Запропоновано фізичну модель процесу утворення пакетів стружки та фрагментів наросту у процесі обробки різних матеріалів залежно від впливу фізичних явищ в зоні різання та обробки.

Приведено загальні напрями дослідження процесу адгезійної взаємодії фізичних явищ, які супроводжують процес різання. Описано основні механізми дії адгезійної взаємодії на фізичні явища і взаємозв'язок між явищами на основі адгезії, а також подальші напрями дослідження цих процесів.

Розглянуто питання щодо дослідження підвищення ефективності процесу обробки глибоких отворів спіральними свердлами на базі існуючих розробок у різних напрямах. Розглянуто вдосконалення технологічного процесу обробки глибоких отворів гвинтовими свердлами на агрегатних верстатах, автоматичних лініях і гнучких виробничих системах.

Розглянуто математичні залежності величини і напрямку результуючого навантаження в системі інструмент - деталь. Висвітлено характер і механізми зносу робочих поверхонь інструмента. Описано математичні моделі, що дозволяють кількісно оцінити вплив цих процесів на формування в часі похибки розміру. Запропоновано програму розрахунку силових характеристик процесу обробки глибоких отворів, що сприяє вибору оптимальних конструктивних параметрів інструмента і прогнозуванню точності обробки на етапі врізання та виходу інструмента. Охарактеризовано нові конструкції інструмента та методику вибору режимів різання, що забезпечують максимальну продуктивність за умов заданого рівня точності та довжини отвору.

Розглянуто питання особливостей визначення граничних критеріїв під час вибору значень швидкості різання, що пов'язано з природою взаємодії інструментального матеріалу та того, що оброблюється, за умов обробки глибоких отворів і визначення основних напрямків дослідження цього питання з урахуванням широкої зміни фізико-механічних властивостей нових видів матеріалів, що обробляються. Запропоновано нові напрямки вивчення фізичних явищ, що виникають, супроводжують і впливають одне на інше під час дослідження процесу різання різноманітних матеріалів.

Показано, що загальні рівняння, якими описується процес механічної обробки різанням, можуть бути адаптовані для використання у разі розрахунку зусиль різання, що виникають під час одержання глибоких отворів. Запропоновано нові залежності з урахуванням використання уявлень з теорії динамічної рівноваги. Показано, що незначно змінивши конструкцію гелікоїдального свердла для глибокого свердління, можна зменшити значення зусиль різання, завдяки чому підвищити ефективність механічної обробки та її якість.

Обгрунтовано експериментальні залежності з визначення сил тертя та різання адгезійної і механічної складової, за взаємодії швидкорізальної сталі Р6М5Ф3 та ливарних алюмінієвих сплавів в умовах глибокого свердлення отворів малого діаметра за дії високого контактного тиску і великих температур по контактних ювенальних поверхнях. Експеримент проводився з визначення частки адгезійної та механічної взаємодії в силі різання та тертя під час обробки глибоких отворів в ливарних алюмінієвих сплавах. Для досягнення поставленої мети щодо встановлення кількісних залежностей адгезійної та механічної складової в силі тертя застосовувались різноманітні методики з визначення експериментальних даних, одержаних у ході моделювання процесу різання та під час самого процесу. Надано методику спрямування досліджень з оптимізації процесів різання матеріалів.

Обоснованы экспериментальные зависимости по определению в силе трения адгезионной и механической составляющей, при взаимодействии быстрорежущей стали Р6М5Ф3 и литейных алюминиевых сплавов в условиях глубокого сверления отверстий малого диаметра под действием высокого контактного давления и больших температур по ювенальным контактным поверхностям. Эксперимент проводился по определению частицы адгезионного и механического взаимодействия в силе резания и трения при обработке глубоких отверстий в литейных алюминиевых сплавах. Для достижения поставленной цели по установлению количественных зависимостей адгезионной и механической составляющей в силе трения применялись различные методики по определению экспериментальных данных, полученных в условиях моделирования процесса резания и при самом процессе. Показана методика направления исследований по оптимизации процессов резания материалов.

Ground of experimental dependences on determination in force of friction, adhesive and mechanical constituent, at co-operation of high-speed steel Р6М5Ф3 and casting aluminum alloys in the conditions of action of pinholes deep boring and high contact pressure and large temperatures on contact surfaces. The experiment was conducted on determination of particle of adhesive and mechanical co-operation in force of cutting at treatment of deep holes and in castings from aluminum alloys. For achievementof the put purpose on establishment of quantitative dependences of adhesive and mechanical constituent in force of friction the different methodologies for estimation the experimental data received in conditions of the cutting process modeling are used. The method of direction of researches on optimization of processes of cutting of materials is shown.

Проведенный анализ проблемы обработки отверстий малого диаметра в агрегетированных технологических системах показал, что существующие конструкции силовых головок с электромеханическими или гидравлическим приводом подач операцию сверления отверстий малого диаметра надежно обеспечить не могут. Теоретические исследования и динамические моделирования циклообразующих движений позволили обосновать выбор рациональной структуры и решить задачу выбора силовых параметров сверлильной головки с электромагнитным приводом подач процессов, протекающих в зоне обработки. Доказана высокая робостособность принципиально новой силовой головки с электромагнитным приводом.

Розглянуто особливості процесу свердління, проаналізовано вплив технологічних методів та способів і оснащення на точність та якість глибоких отворів малого діаметра. Досліджено впливи способу подачі мастильної охолоджувальної рідини на стійкість і продуктивність обробки. Проаналізовано обробку на металорізальному обладнанні з конструктивним розробленням пристрою, а також напружено-деформований стан процесу свердління методом скінченних елементів.