Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка методических и технологических основ создания
и эксплуатации прецизионных высокопроизводительных станков с ЧПУ

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Проект
02.740.11.0175
Организация
МГТУ им. Н.Э.Баумана
Руководитель работ
Утенков Владимир Михайлович
Продолжительность работ
2009 - 2011, 26 мес.
Бюджетные средства
13,5 млн
Внебюджетные средства
3,25 млн

Информация отсутствует

Этапы проекта

1
25.06.2009 - 30.09.2009
1. На первом этапе были рассмотрены геометрические характеристики поверхностей тел вращения, возможные технологические способы их получения, отличительные признаки способов формообразования, области их преимущественного применения, кинематическая структура отдельных схем обработки. Проведенный анализ показал, что передаточные отношения i1, i, I однозначно характеризуют как схему технологического зацепления, так и соотношение угловых и линейных скоростей, т.е. определяют метод лезвийной обработки с циклоидальным формообразованием.
В поле передаточных отношений могут быть синтезированы различные методы и схемы обработки, а вектор передаточных отношений является комплексной характеристикой компоновочно- кинематического варианта обработки и содержит в себе исходную информацию для определения и исследования выходных параметров процесса формообразования деталей.
2. Был проведен анализа траекторий формообразования по передаточным отношениям схемы технологического зацепления и вращений детали и инструмента.
В результате установлено, что вектор передаточных отношений является комплексной характеристикой, а различные комбинации передаточных отношений определяют тип технологического зацепления, вид обработки, вид и форму траекторий формообразования. Эти результаты имеют научную новизну. Передаточные отношения являются основой для математического моделирования и исследования процессов циклоидального формообразования для различных способов обработки резанием, что является важнейшей особенностью проведённых исследований.
2.На этом этапе были рассмотрены тенденции развития тонкопленочных технологий упрочнения инструмента за прошлые годы и на сегодняшний день.
В большинстве случаев, в качестве упрочняющих покрытий применялись тонкие пленки на основе нитридов, карбидов, карбонитридов титана (TiN, TiC, TiCN) и других тугоплавких металлов благодаря большому набору положительных свойств (высокие твердость и износостойкость, химическая инертность, температурная стойкость и др.) такие покрытия используются до сих пор. Дальнейшее улучшение твердых упрочняющих покрытий связано с добавлением в состав традиционных титановых покрытий таких элементов, как Al, B, Cr, Si и с их использованием совместно с твердосмазочными материалами WS2, MoS2.
3. В представленном этапе разрабатываются системные подходы к выбору параметров структуры и составляющих материалов антифрикционных упрочняющих нанокомпозитных покрытий. Исследования показали, что наиболее широко применяются методы PVD, хотя в силу некоторых преимуществ и СVD остается коммерчески конкурентным. Основными параметрами, определяющие выбор упрочняющих нанокомпозитных покрытия является твердость, температура окисления, коэффициент трения поверхности.
  4. Был проведен патентный анализ способов и устройств для нанесения упрочняющих покрытий методом катодного распыления материалов, составы и структуры упрочняющих покрытий для технологического инструмента. За основу были взяты патенты из ВПТБ (Всероссийская патентная техническая библиотека), а также были задействованы следующие источники научно-технической информации: реферативные журналы ВИНИТИ, профильные журналы, отчеты по НИР и ОКР. Перечень патентов и их краткое описание представлены в таблицах.
Развернуть
2
01.10.2009 - 14.12.2009
2.1 Определение порядка
разработки управляющих
программ для станков с
ЧПУ.
2.2. Разработка основных
требований при
программировании
высокоскоростной
обработки (ВСО).
2.3 Настройка системы
датчиков и измерительной
аппаратуры.
2.4 Проведение
исследования
характеристик и режимов
резания станков при
текущем использовании с
инструментом без
покрытия.
2.5 Установка 2-х типов
датчиков.
Развернуть
3
01.01.2010 - 30.06.2010
Разработана кинематическая модель процесса циклоидального формообразования деталей со сплошным макрорельефом, установлены виды и формы траекторий формообразования, характерные для процессов формообразования деталей на станках токарно-фрезерной группы для различных сочетаний по величине и направлению геометрического и кинематического передаточных отношений i1 и i .
Проведен анализ компоновки станков токарно-фрезерной группы, обеспечивающие обработку многолезвийным инструментом в условиях циклоидального формообразования гладких поверхностей вращения, циклоидальных многогранников и деталей со щелевой поверхностью. Разработан итерационный алгоритм расчета радиуса формообразования, определяющего профиль детали. Приведен пример расчета предельного Радиуса формообразования профиля детали по одной траектории для условий попутного точения.
  В ходе выполнения НИР на данном этапе был проведен анализ применяемых технологий нанесения тонкопленочных покрытий, определены критерии отбора метода из всего спектра используемых в настоящее время в промышленности. Для реализации технологического процесса нанесения покрытий на единичные образцы разработан опытный образец установки. При этом использовался простейший вариант компоновочного решения, когда на вакуумной камере располагаются пространственно разнесенные источник ионов, магнетрон для осаждения твердой составляющей покрытия и магнетрон для осаждения твердосмазочного материала.
В результате выполнения данного этапа также были определены и технологические режимы ионно-плазменного напыления.
Развернуть
4
01.07.2010 - 10.12.2010
Методика программирования контурной обработки по стратегии "тонко, но быстро",проведение работ по повышению производительности на основе полученных опытных образцов нанокомпозитных покрытий, разработка стратегий управляющих программ, мониторинг сил резания, анализ и доработка технологии, проведение практических экспериментов.
Развернуть
5
01.01.2011 - 31.05.2011
5.1 Разработка модели
процесса циклоидального
формообразования деталей
со сплошным
макрорельефом.
5.2. Разработка итерации-
онного метода ее решения
с использованием рекур-
рентных соотношений.
5.3. Проведение чис-
ленного эксперимента в
программной среде МаЙ1
С АО 13
5.4. Проведение натурных
испытаний с упрочнен-
ным инструментом.
5.5. Проведение
исследования,отработка и
оптимизация
технологических режимов
формирования выбранной
структуры антифрикцион-
ного упрочняющего нано-
композитного покрытия.
Развернуть
6
01.06.2011 - 30.08.2011
6.1 Разработка методики
программирования
контурной обработки,
обеспечивающие
стратегию «гладкой
траектории инструмента».
6.2 Проведение
комплексного
исследования повышения
производительности и
качества обработки на
станках с ЧПУ с помощью
систем датчиков и с
учетом полученных
результатов.
6.3 Разработка
комплексной методики и
определение способов ее
применения в
производстве
6.4 Проведение
исследования дальнейших
перспектив применения
результатов НИР и
разработка предложений
по их применению в
других видах обработки
металлов.
6.5 Разработка программы
внедрения результатов
НИР в образовательный
процесс
6.6 Разработка
комплексной методики и
определение способов ее
применения в
производстве. Внедрение
на производство в ОАО
«Дубненский
машиностроительный
завод» им. Н.П.
Федорова».
6.7 Проведение технико-
экономической оценки
полученных результатов
Развернуть

Программа

Программа "Научные и научно-педагогические кадры инновационной России" на 2009 - 2013 годы

Программное мероприятие

1.1 Проведение научных исследований коллективами научно-образовательных центров
Продолжительность работ
2010 - 2012, 26 мес.
Бюджетные средства
3 млн
Организация
ЮЗГУ
профинансировано
Тема
Разработка технологий изготовления высокопроизводительного обрабатывающего инструмента с применением композитных материалов на основе технологий каталитического синтеза.
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
12 млн
Количество заявок
3
Тема
Разработка особо износостойких крупногабаритных подшипников скольжения из нового поколения наноструктурных керамоматричных композиционных материалов и технологии их изготовления для выпуска высокопроизводительного погружного оборудования, работающего в осложненных условиях эксплуатации.
Продолжительность работ
2008 - 2010, 23 мес.
Бюджетные средства
130 млн
Количество заявок
1
Тема
Оснащение станковым оборудованием центров научно-технического творчества молодежи
Продолжительность работ
2012, 0 мес.
Бюджетные средства
1,9 млн
Количество заявок
0
Тема
«Организационно-техническое обеспечение проведения всероссийской научной школы «Современные технические средства диагностики металлорежущих станков»»
Продолжительность работ
2011, 3 мес.
Бюджетные средства
0 млн
Количество заявок
1
Тема
Разработка прецизионных антенных рефлекторов из полимерных композиционных материалов
Продолжительность работ
2013, 8 мес.
Бюджетные средства
40 млн
Количество заявок
5