ФГБОУ ВО «Тульский государственный университет», Тула, Россия:
А. С. Ямников, докт. техн. наук, профессор кафедры технологии машиностроения (ТМ)

И. А. Матвеев, аспирант кафедры ТМ, ivan_matveev@list.ru

АО «НПО «Сплав», Тула, Россия:
О. А. Ямникова, докт. техн. наук, профессор, специалист 1-й категории управления рисками, эл. почта: yamnikovas@mail.ru

ПАО «Тульский оружейный завод», Тула, Россия:
А. О. Чуприков, канд. техн. наук, нач. отдела интеллектуальной собственности

Представлено теоретическое и экспериментальное определение упругих деформаций заготовок полых осесимметричных корпусов при закреплении в трехкулачковых патронах на токарных станках при растачивании отверстий. Для снижения деформаций применяют кулачки патронов, облегающие заготовку почти по всей поверхности. Диаметр базовой наружной цилиндрической поверхности заготовки не является величиной постоянной, он может колебаться в пределах установленного допуска на размер и в переделах допуска на овальность. Для исключения кромочного контакта кулачков с заготовкой диаметр расточки выполняли на 0,05 мм больше номинального диаметра базовой поверхности заготовки. Математическим моделированием в среде SOLID WORKS получены значения упругих деформаций при максимальной расчетной силе зажима заготовки. Моделирование показало, что при расчетных условиях упругие деформации имеют вид «трехгранки» и составляют от 0,0333 до 0,0485 мм. Для определения упругих деформаций на станке был поставлен специальный эксперимент. Заготовку установили в патрон и предварительно сцентрировали. На станине станка был установлен индикатор, наконечник которого прикасался к внутренней поверхности заготовки. Поворачивая шпиндель с заготовкой, фиксировали отклонения стрелки индикатора, по которым судили о погрешностях положения точек реальной поверхности относительно оси шпинделя. Обработка полученных данных методом наименьших квадратов с помощью математического пакета MathCAD позволила рассчитать радиус и координаты центра полной приведенной окружности. Затем заготовку зажимали, и измерения повторяли. Выявлено влияние разностенности, проявившееся в смещении центра полной приведенной окружности относительно центра шпинделя, при этом в зажатом состоянии диаметр заготовки уменьшается в среднем на 0,05 мм, а центр полной приведенной окружности дополнительно смещался примерно на 0,04 мм.

Результаты исследования опубликованы при финансовой поддержке ТулГУ в рамках научного проекта № 8701.

1. Редько А. А., Полторыхин С. А., Кудрявцев С. А., Косарев И. Л. Влияние технологических отклонений при изготовлении PC РСЗО на их рассеивание при стрельбе // Боеприпасы и высокоэнергетические конденсированные системы. 2008. № 1. С. 32–35.
2. Malkov I., Sirovoy G., Kashkarov S., Nepran I. CAD/CAE simulation of mechanical properties of tubular elements made from composite structures // TEKA, Commission of motorization and energetics in agriculture, Lublin, Poland. 2013. Vol. 13, No. 3. P. 133–138.
3. Яковлев С. С., Трегубов В. И., Пилипенко О. В. и др. Ротационная вытяжка осесимметричных оболочек из анизотропных материалов с разделением очага деформации // Вестник машиностроения. 2015. № 1. С. 72–78.
4. Трегубов В. И., Яковлев С. С. и др. Инновационные технологические процессы ротационной вытяжки сложнопрофильных осесимметричных деталей // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. 2013. № 11. С. 9–16.
5. Астапов В. Ю. Ротационная вытяжка тонкостенных цилиндрических деталей // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. 2015. № 2. С. 15–18.
6. Sosenushkin E. N., Yanovskaya E. A., Emelyanov V. V. Stress state and deformability of metal in axisymmetric extension // Engineering Research. 2015. Vol. 35, No. 6. P. 462–465.
7. Васильев А. С. Технологическая наследственность в машиностроении // Вестник Рыбинской государственной авиационной технологической академии им. П. А. Соловьева. 2017. № 1(40). С. 198–202.
8. Kryvyi P. D., Dzyura V. O., Tymoshenko N. M., Krupa V. V. Technological Heredity and Accuracy of the Cross-Section Shapes of the Hydro-Cylinder Cylindrical Surfaces // ASME 2014 International Manufacturing Science and Engineering Conference collocated with the JSME 2014 International Conference on Materials and Processing and the 42^nd North American Manufacturing Research Conference. 2014. Vol. 2: Processing. Detroit, Michigan, USA, P. V002T02A037. DOI: 10.1115/MSEC2014-3946.
9. Ямников А. С., Борискин О. И., Ямникова О. А., Матвеев И. А. Технологическое наследование свойств исходной заготовки в параметрах точности протяженных осесимметричных деталей // Черные металлы. 2017. № 12. С. 50–56.
10. Матвеев И. А., Ямников А. С. Исследование параметров точности тонкостенных протяженных осесимметричных деталей при комбинировании обработки резанием и давлением // СТИН. № 3. 2018. С. 20–21.
11. ГОСТ 30987-2003 (ИСО 10579:1993). Межгосударственный стандарт. Основные нормы взаимозаменяемости. Назначение размеров и допусков для нежестких деталей. — М. : ИПК «Издательство стандартов», 2003. — 8 с.
12. Grigoriev S. N., Teleshevskii V. I., Glubokov A. V. et al. The problems of metrological support for the preparation of production in machine construction // Measurement Techniques. 2012. Vol. 55, Is. 5. P. 526—529.
13. Yamnikov A. S., Chuprikov A. O. Chucks For Thin-Walled Blanks // Russian Engineering Research. 2015. Vol. 35, No. 11. P. 838–840.
14. Алямовский А. А. Инженерные расчеты в SolidWorks Simulation — М. : Изд. ДМК-Пресс, 2010. — 230 с.
15. Гаврюшин С. С. Численное моделирование процессов нелинейного деформирования тонких упругих оболочек // Математическое моделирование и численные методы. 2014. № 1. С. 115–130.
16. Бобров В. Ф. Многопроходное нарезание крепежных резьб резцом. — М. : Машиностроение. 1982. — 104 с.
17. ГОСТ 31254-2004 (ИСО 14660-1:1999, ИСО 14660-2:1999). Основные нормы взаимозаменяемости. Геометрические элементы. Общие термины и определения. — М. : Стандартинформ, 2005. — 12 с.
18. Линник Ю. В. Метод наименьших квадратов и основы математико-статистической теории обработки наблюдений. — 2-е изд. — М. : Физматгиз, 1962. — 349 с.
19. Demeyere М., Dereine Е., Eugene С., Naydenov V. Measurement of cylindrical objects through laser telemetry: application to a new forest caliper // IEEE Trans. Instrument. Measur. 2002. Vol. 51, Is. 4. P. 645–649.
20. Kugultinov S. Р., Khisamutdinov R. М., Khisarmtdinov М. R. Tool Creation and Operation System Development for Large Engineering Enterprises // World Applied Sciences Journ (WoS). 2014. No. 30(5). P. 588–591.