Анотація до роботи:

Кондратюк Олег Леонідович. Підвищення ефективності силових головок для обробки отворів малого діаметра за рахунок застосування електромагнітного приводу подач. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.03.01 - процеси механічної обробки, верстати та інструменти. Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут, Харків, 2008р.

Дисертація присвячена рішенню актуальної задачі - Підвищенню ефективності силових головок для обробки отворів малого діаметра. Це завдання вирішується, за рахунок розробки і застосування силових вузлів з новими компонувальними і технологічними характеристиками, які реалізують складні цикли руху подачі, та представляються найбільш перспективними силовими вузлами агрегатованих технологічних систем даного класу.

Очікуваний річний економічний ефект від застосування силової головки з електромагнітним приводом подач складає близько 48тис. грн.

Результати дослідження впроваджені в практику проектування і виробництва агрегатних верстатів малого розміру.

1. Аналіз проблеми обробки отворів малого діаметра в агрегатованих технологічних системах показав, що конструкції силових свердлильних головок з електромеханічним або гідравлічним приводом подач не можуть надійно забезпечити свердління отворів малого діаметра. Причиною відмови стандартних свердел при глибокому свердлінні і непоправного браку в оброблюваних деталях є перевантаження інструменту через нестабільні величини вісьового зусилля і крутильного моменту. Щоб уникнути поломки свердла зусилля і напрям подачі інструменту повинні мінятися відповідно до умов, що змінюються в зоні різання залежно від заглиблення свердла в матеріал. Для забезпечення комплексу вимог до силових вузлів (можливість отримувати необхідний закон руху робочого органу, висока швидкість настановних переміщень, простота конструкції і системи керування і т.п.) необхідні принципово нові конструктивні рішення, засновані на використанні властивостей електромагнітного поля при створенні приводу подачі силової головки.

2. Аналіз властивостей електромагнітного приводу подач показав перспективність його застосування в малих силових головках для свердління отворів діаметром до 5 мм: відсутність жорстких кінематичних зв'язків, збіг параметрів функціонування рухового і виконавчого органу без проміжних перетворювачів, можливість регулювання в широких діапазонах вихідних характеристик за наявністю зворотного зв'язку. Це дозволило створити силовий агрегат з високими техніко-технологічними показниками у вигляді динамічної системи, що складається з двигуна постійного струму, який задає обертання інструменту, лінійного електромагнітного двигуна, що виконує роль приводу подач і адаптивної системи керування, яка погоджує роботу всієї динамічної системи.

3. Теоретичні дослідження і динамічне моделювання циклоутворюючих рухів дозволили обґрунтувати вибір раціональної структури і вирішити задачу вибору силових параметрів свердлильної головки з електромагнітним приводом подач з урахуванням процесів, що протікають в зоні обробки.

4. Запропонована методика розрахунку параметрів електромагнітного приводу подачі за заданими тяговими характеристиками на основі визначення раціональних режимів різання дозволила створити силову головку, що дає можливість: виключити удар при врізанні інструменту в деталь; запобігти поломки інструменту від перевантажень за рахунок автоматичного керування силовими параметрами та режимами різання при свердленні; забезпечити стабільне відведення стружки з оброблюваного отвору; збільшити жорсткість системи за рахунок виключення зайвих передавальних ланок приводу; спростити переналагодження силової головки; підвищити надійність, зменшити металоємність конструкції, і знизити собівартість.

5. Проведені експериментальні дослідження дозволили підтвердити: високу працездатність принципово нової силової головки з електромагнітним приводом; встановити найбільш раціональні експлуатаційні параметри; виявити істотне (до 15%) підвищення продуктивності обробки в порівнянні з базовими електромеханічними моделями, достатню зносостійкість найбільш навантажених елементів приводу подач при обробці і забезпечити високу безвідмовність роботи агрегату за рахунок виключення передаточних ланок.

6. Економічний ефект, отриманий через виключення браку, пов’язаного із поломкою інструменту та розширення технологічних можливостей за рахунок реалізації складних циклоутворюючих рухів, складає приблизно 48 тис. грн., що підтверджено актами впровадження результатів у виробництво.

Публікації автора:

1. Мельниченко А.А., Пермяков О.А., Кондратюк О.Л., Корж О.В. Математическое моделирование статической жесткости шпинделя силовой головки агрегатного станка. //. Резание и инструмент в технологических системах. – Харьков: ХГПУ. – 1999. – Вып.54. - С.171-174.

Здобувач розробив розрахункову процедуру для визначення характеристик статичної жорсткості шпинделя силової головки.

2. Науменко В.К., Пермяков О.А., Сычев Ю.И., Кондратюк О.Л., Корж О.В. Математическое моделирование статических и динамических характеристик шпиндельных узлов металлорежущих станков. //Вестник Харьковского государственного политехнического университета. - Харьков: ХГПУ. - 1999. - Вып. 75. - С. 44-48.

Здобувач розробив алгоритм розрахунку статичних і динамічних характеристик шпиндельних вузлів металорізальних верстатів.

3. Мельниченко А.А., Тимофеев Ю.В, Корж О.В., Кондратюк О.Л. Принципиальная схема силовой головки с электромагнитным приводом для обработки отверстий малого диаметра. //Вісник Інженерної Академії України. - Київ: 2001. - №3. - С.540-543.

Здобувач розробив та запропонував конструктивну схему силової головки з електромагнітним приводом подач.

4. Мельниченко А.А., Кондратюк О.Л., Сычев Ю.И. Обработка мелкоразмерных отверстий. //Оборудование и инструмент для профессионалов. – Харьков – 2004. № 4(51). - С.28.

Здобувач запропонував враховувати силові фактори, що впливають на дестабілізацію сил різання при свердлінні отворів малого діаметра.

5. Кондратюк О.Л. Об устойчивости процесса глубокого сверления на малых агрегатных станках. //Оборудование и инструмент для профессионалов. – Харьков – 2004. № 6(52). - С.22-23.

6. Мельниченко А.А., Кондратюк О.Л., Сычев Ю.И. Обеспечение точности отверстий при обработке на агрегатных станках. //Оборудование и инструмент для профессионалов. – Харьков – 2004. № 8(55). - С.54-56.

Здобувачем розкриті основні силові фактори, які впливають на точність при обробці отворів на агрегатних верстатах.

7. Мельниченко А.А., Кондратюк О.Л. Шпиндельные узлы мехатронных силовых головок для сверления глубоких отверстий малого диаметра. //Вісник Національного технічного університету «ХПІ». - Харьков: НТУ«ХПІ». - 2005. - №39. - С. 66-71.

Здобувач запропонував конструктивну схему шпиндельного вузла силової головки для обробки глибоких отворів малого діаметра з електромагнітним приводом подач.

9. Кондратюк О.Л. Перспективы развития конструктивно нових силових приводов для малих агрегатных станков. //Тези доповідей ХХХVII науково-практичної конференції Української інженерно- педагогічної академії ”Механіка і машинобудування”. Харків, 2004р. - С.53-55.

8. Мельниченко О.А., Кондратюк О.Л., Бей Р.В. Доповнена укрупнена класифікація агрегатних верстатів та їх елементів. //Вісник Національного аграрного університету. - Суми: СНАУ. - 2005. - №11(14).С.156-160.

Здобувач запропонував доповніть укрупненню класифікацію агрегатних верстатів новим електромагнітним приводом подач.

9 Мельниченко О.А., Кондратюк О.Л. Мехатронна силова головка для свердління глибоких отворів малого діаметра з адаптивною системою керування. //Вісник Національного аграрного університету. - Суми: СНАУ. - 2005. - №13. - С. 106-111.

Здобувач спроектував автоматичну систему керування мехатронною силовою головкою для свердління глибоких отворів малого діаметра.

11 Кондратюк О.Л. Мехатроника в агрегатных станках и автоматических линиях. //Тези доповідей ХХХVIIІ науково-практичної конференції Української інженерно- педагогічної академії “Механіка і машинобудування”. Харків, 2005р. - С.56-57.

12 Мельниченко О.А., Кондратюк О.Л. Обеспечение продольной устойчивости спиральных сверл при обработке глубоких отверстий малых диаметров на агрегатних станках. // Вісник науки и техніки . - Харків: НТУ«ХПІ». - 2005 - Вып. 2-3 (21-22). - С. 28-35.

Здобувач провів експериментальні дослідження, обробив результати експериментів та виконав узагальнення отриманих результатів.

13 Агрегатна силова головка для глибокого свердління отворів малого діаметра. Кондратюк О.Л., Корж О.В. Деклараційний патент на корисну модель №12743, МПК F28C 1/00 B23B 47/32, опубл. Бюл.№ 2, 2006р.

Здобувач виконав патентний пошук за проблемою, запропонував конструктивну схему агрегатної силової головки і підготував дані для опису винаходу.

14 Кондратюк О.Л. Условия устойчивости процесса резания при реализации операции глубокого сверления на малых агрегатных станках. // Збірник наукових праць. Машинобудування. – Харків: УІПА.- 2007. - №1. С. 91-98.

Здобувач виконав теоретичні дослідження стійкості процесу свердлення отворів малого діаметру при пружній схемі обробки.

15. Сизый Ю.А., Кондратюк О.Л., Чайка Э.Г. Выбор и расчет параметров привода подачи силовой головки для глубокого сверления // Вісник Національного технічного університету «ХПІ». - Харків: НТУ«ХПИ». - 2007. - №17.С. 25-34.

Здобувач запропонував методику вибору коефіцієнта демпфування моделюванням руху холостого ходу головки для глибокого свердлення.