ФГОУ ВПО «Рыбинский государственный авиационный

ФГОУ ВПО «Рыбинский
государственный авиационный
технический университет имени
П. А. Соловьева»
152934, г. Рыбинск, ул. Пушкина, д. 53
председателю диссертационного совета
Д212.210.01
Д .Т .Н ., профессору Полетаеву В.А.
ОТЗЫВ ОФИЦР1АЛЬНОГО ОППОНЕНТА
на диссертационную работу Елкина Михаила Сергеевича
«Исследование влияния износостойких покрытий режущего инструмента на
параметры качества обработанной поверхности при фрезеровании концевыми
фрезами лопаток и моноколес ГТД»
представленную к защите в диссертационный совет Д212.210.01
на соискание учёной степени кандидата технических наук,
специальность - 05.02.08 «Технология машиностроения»
1. Актуальность темы диссертации
В
современном
машиностроении
по
экономическим
и
техническим
показателям механическая обработка со снятием слоя материала в виде припуска
остается одним из главных формообразующих методов получения деталей. С
появлением высокоточных фрезерных станков с ЧПУ значительно расширились
применимость и границы такого метода обработки, как концевое фрезерование. Это
открыло возможности для автоматизации серийного и единичного производства
деталей сложных пространственных форм из труднообрабатываемых материалов.
Типичными представителями таких деталей, как справедливо отмечает автор,
являются лопатки и моноколеса ГТД.
Актуальность выполненных диссертантом исследований подтверждается тем,
что существующие зависимости, позволяющие рассчитывать параметры качества
поверхностного слоя деталей после лезвийной обработки, не адаптированы для
Рь1бжся4 пхэдарегввнньй atmipmuA
теи«тжий унтвратг имени ПЛСсломм
- 01,
BSiOftte
____ /А
'ft>OA
2 0 ^ г
______
метода чистового концевого фрезерования. Кроме того, в литературе отсутствуют
работы по изучению влияния режимов обработки и покрытий инструмента на всю
совокупность параметров качества поверхностного слоя при чистовом концевом
фрезеровании. Использование предложенной Елкиным М.С. методики расчета
параметров качества поверхностного слоя деталей, обработанных концевыми
фрезами с покрытиями, а также расчетная программа для ЭВМ, могут быть
использованы
технологами,
занимающимся
проектированием
доводочных
операций. Тем самым диссертационная работа Елкина Михаила Сергеевича отвечает
требованиям пункта 9 постановления Правительства РФ от 24.09.2013 № 842 "О
порядке присуждения ученых степеней" и положения ВАК, сформулированного на
базе
данного
постановления.
Рецензируемая
работа
Елкина М.С.
является
актуальной и имеет важное теоретическое и практическое значение.
2. Оценка содержания работы
Диссертация состоит из введения, шести глав, основных результатов,
представленных в заключении, списка литературы, который назван в автореферате
списком использованных источников из 137 наименований, а также приложений.
Объем работы 205 страниц машинописного текста, включающего 119 рисунков, 13
таблиц.
В первой главе автором проведен анализ работ, посвященных факторам,
влияющим на степень воздейетвия покрытий инструмента на процессы резания и
позволивший выделить нерешенные проблемы, и поставить основные задачи
исследования.
Во второй главе автором определяются расчетные зависимости для оценки
параметров процесса резания при концевом чистовом фрезеровании с учетом ранее
полученных результатов. Приводятся данные, показывающие, что для малых
значений подачи учет объемного источника тепла дает возможность повысить
точность расчета температур по сравнению с расчетами при учете плоского
источника тепла.
2
в третьей главе выполнен расчет остаточных напряжений в зависимости от
температурного фактора. Автором показано, что при обработке большинства
материалов температуры, возникающей в поверхностных слоях материала при
чистовом концевом фрезеровании, недостаточно для возникновения температурных
остаточных напряжений. Температурные напряжения могут возникнуть при
обработке
материалов,
имеющих
низкую
теплопроводность
и
высокое
сопротивление пластическому сдвигу (сплавы на никелевой основе).
Автором выполнен расчет остаточных напряжений в поверхностном слое
детали из ХН78 при фиксированной скорости резания 60 м/мин, но при различных
подачах (рисунок 49), а также при фиксированной подаче 0,05 мм/зуб и различных
скоростях резания (рисунок 50). Инструмент - концевая фреза из ВК10ХОМ без
покрытия с радиусом 8 мм, глубина резания и ширина строки 1 мм, угол наклона
оси инструмента 6 градусов, задний угол 6 градусов, передний угол 20 градусов. В
то же время в автореферате приведены кривые для другого материала ХН73МТЮБ.
В четвертой главе приведены данные по результатам выполненных
диссертантом экспериментальных исследований.
Автор подробно описывает
методику проведения экспериментов (3-х компонентный динамометр УДМ-600,
многоканальную тензометрическую станцию на несущей частоте 8АНЧ-23 и
аналого-цифровой преобразователь Л А IS04USB, геометрические параметры фрезы
и
Т .Д .).
Разработанная методика позволяет автору получить значения сил резания,
температуры
в
зоне
обработки,
параметры
шероховатости
обработанной
поверхности, технологических остаточных напряжений, глубины и степени наклепа.
В пятой главе приведено сравнение расчетных значений параметров качества
поверхностного слоя деталей с экспериментальными значениями. В главе также
предложен порядок расчета,
позволяющий
определять
параметры
качества
поверхностного слоя, сформировавшиеся при заданных режимах обработки с
учетом геометрии фрезы, покрытий режущего инструмента, режимов обработки
(рисунок 9 автореферата, которого нет в диссертационной работе). Последовательно
3
определяется геометрия сечения среза, безразмерный комплекс В, характеризующий
степень пластических деформаций стружки, на который вводится поправка,
учитывающая покрытие инструмента. Определяется температура в поверхностных
слоях детали с учетом объемных источников тепла. Рассчитываются температурные
остаточные напряжения с учетом упрочнения материала детали, определяются
силовые остаточные напряжения. При расчете широко задействован метод
итерации, который позволяет без упрощений решать сложные уравнения с
достаточной точностью. Определение наклепа и параметров шероховатости
происходит на заключительном этапе расчета, основываясь на ранее полученных
величинах силовых и температурных напряжений.
Разработанная автором совместно с к.т.н. Тимофеевым М.В. программа в
среде Mathcad позволяет определять параметры качества поверхностного слоя
деталей, обработанных концевыми фрезами с износостойкими покрытиями.
В шестой главе представлена методика расчета параметров качества
поверхностного слоя деталей, обработанных концевыми фрезами с износостойкими
покрытиями.
Выполнение
позволяет диссертанту
последовательных расчетов
получить
эпюру
остаточных
по данной методике
напряжений,
значение
шероховатости поверхности, а также глубину и степень наклепа.
Экономический эффект от использования результатов исследования при
проектировании последующих доводочных операций с учетом технологической
наследственности автором оценивается как положительный.
Работа, в целом, имеет завершенный характер, логично изложена и достаточно
аргументирована.
Содержание диссертации соответствует научному паспорту специальности
05.02.08 - Технология машиностроения.
Научная новизна рецензируемой работы
В качестве новых научных положений представлены следующие:
- при расчете температуры в поверхностном слое детали учтена переменная
интенсивность источника тепла, обусловленного деформацией инструмента по
4
задней поверхности. При расчете остаточных напряжений в поверхностном слое де­
тали учтено упрочнение обрабатываемого материала.
- предложен способ перевода температурного поля в поверхностном слое
материала в плоский
график распределения температуры,
по сечению
с
максимальными значениями температуры.
По каждому
исследования
с
экспериментальных
из
заявленных научных
использованием
данных,
положений
современных
доказывающих
соискатель провел
методик
и
обоснованность
обработку
представленных
положений.
Практическая значимость работы
заключается в создании методики расчетного определения параметров
качества поверхностного
слоя деталей,
обработанных чистовым
концевым
фрезерованием с учетом влияния покрытий режущего инструмента. Это позволяет
использовать полученные в ходе расчета по предложенной методике данные при
проектировании последующих операций с учетом технологического наследования.
3. Степень обоснованности научных положений, выводов и рекомендаций
Теоретические
положения
работы
действительно
разработаны
с
использованием основ технологии машиностроения, а также математического
анализа.
Экспериментальная
современного станочного
часть
работы
проведена
с
использованием
оборудования и средств измерительной техники.
Использованы известные лицензионные программные средства для компьютерного
моделирования процесса.
В конце работы представлено заключение и выводы, включающие 6 пунктов
(в автореферате - 5 пунктов).
Первый
вывод
обобщенный,
сделан
по
результатам
исследований,
представленных в главе 1. Вывод достоверен.
Второй вывод, касающийся анализа ранее выполненных работ, показал, что
наиболее оптимальным способом учета влияния покрытия инструмента на
5
параметры качества поверхностного слоя является оценка изменения степени
пластической деформации материала детали в зоне резания. Вывод достоверен.
Третий вывод касается предложенной автором поправки, используемой в
расчете температуры в поверхностных слоях материала. Использование модели
объемного
источника тепла,
предложенной
Елкиным М.С.,
является
более
оптимальным, ввиду того что при малых значениях подачи и скорости резания,
характерных для чистового концевого фрезерования, данная модель показывает
более точные значения. Учет локализации тепловыделения ближе к обрабатываемой
поверхности, по мнению диссертанта, позволяет повысить точность расчета.
Разработанный
способ
перевода
функции
распределения
температуры
в
поверхности детали от двух координат (х, у) в функцию от координаты у позволяет
определять максимальные температуры в поверхности детали. Таким образом,
учитывается смещение экстремума функции распределения температуры от
действия 1-ого и 2-ого источников тепла. При расчете остаточных напряжений от
температурного фактора автором применен метод итерации для определения
границ, при которых напряжения переходят из упругой в пластическую область, а
также при которых напряжения достигают предела прочности материала при
нагревании и охлаждении. Вывод, в основном, достоверен, однако формулировка
данного вывода нечетка, имеются повторения и отсутствуют ссылки на конкретные
полученные автором количественные результаты.
Четвертый вывод об экспериментальных исследованиях, проведенных в ходе
работы,
позволили
автору
сделать
заключение
(стр. 164
диссертации)
о
незначительном влиянии материалов покрытий инструмента на параметры качества
поверхностного слоя деталей при чистовых режимах обработки.
Далее диссертант утверждает, что анализ расчетных и экспериментальных
значений параметров качества поверхностного слоя показал адекватность расчетной
методики, а также точность достаточную для технических расчетов.
Этот вывод вызывает вопросы, так как противоречит выводам по 4-й (стр.
139... 140) и по 5-й главам диссертации (стр. 152). На стр. 152 приводится фраза
6
«Сравнение расчетных значений шероховатости и степени наклепа также показало
удовлетворительную сходимость результатов с погрешностью до 50% ». Это
значительное расхождение.
Пятый вывод касается определения параметров качества поверхностного слоя
деталей, обработанных методом чистового концевого фрезерования по методике,
предложенной автором. Она позволяет получить эпюру остаточных напряжений,
шероховатость поверхности Ra, а также степень и глубину наклепа поверхности
детали при выбранных режимах обработки с учетом с различных покрытий
инструментов.
Шестой вывод говорит о том, что результаты исследования внедрены в
учебный процесс при обучении студентов направления подготовки 15.04.05
Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств,
профиль «Техническое перевооружение машиностроительных производств». Вывод
достоверен, но следовало бы его «подкрепить» актами внедрения в изучение
конкретных дисциплин специальности.
4. Практический ценность
- заключается в создании методики расчетного определения параметров
качества поверхностного
слоя деталей,
обработанных чистовым
концевым
фрезерованием с учетом влияния покрытий режущего инструмента. Это позволяет
использовать полученные в ходе расчета по предложенной методике данные при
проектировании
последующих
операций
с
учетом
технологичеекой
наследственности.
5. Замечания по диссертации
1.
Не
ясно,
как
обеспечивается
идентичность
инструментальног
материала при сравнительных экспериментах? Возможно этим объясняется
расхождение расчетных и экспериментальных данных в одном случае до 50 %.
7
2.
При описании методики проведения экспериментальных исследований
не указана точность измерений ни для одного из используемых приборов.
3.
В качестве расчетных зачастую используются формулы, полученные для
процесса точения. Не доказана возможность их применения для расчетов при
фрезеровании.
4.
Все экспериментальные кривые, построенные автором, выполнены без
обозначения конкретных точек.
5.
покрытий
Вызывает сомнение вывод автора о незначительном влиянии материалов
инструментов
на
процессы,
происходящие
при
фрезеровании
(Заключение, вывод № 4).
6.
В большинстве своем выводы во всех главах и в заключении являются
констатирующими.
7.
В
работе
отсутствуют
документы,
подтверждающие
опытно­
промышленную проверку результатов проведенных исследований.
8.
В рецензируемой диссертационной работе
Елкина М.С.
имеются
опечатки орфографические, синтаксические и стилистические.
6. Заключительная оценка
На основе теоретических исследований разработана совокупность научно­
обоснованных технических решений, позволяющих оценить влияние износостойких
покрытий режущего инструмента на параметры качества обработанной поверхности
при фрезеровании концевыми фрезами лопаток и моноколес ГТД.
Положения, выводы и рекомендации работы обоснованы и достоверны.
Автореферат диссертационной работы, в основном, (за исключением опечаток)
правильно отражает содержание диссертации и дает возможность судить о целях и
задачах исследования, научных выводах и результатах. Основные научные
результаты достаточно полно отражены в 7 публикациях, в том числе в 2 - по
перечню изданий ВАК.
8
На основании вышеизложенного считаю, что диссертация Елкина М.С.
является
законченной
теоретические
и
научно-исследовательской
практические
результаты,
работой,
совокупность
содержащей
которых
следует
квалифицировать как решение актуальной задачи повышения производительности и
качества обработки изделий концевыми фрезами, имеющие существенное значения
для развития страны.
В целом, представленная диссертационная работа соответствует критериям,
изложенным в п. 9 «Положения о порядке присуждения ученых степеней»,
предъявляемым к кандидатским диссертациям, а ее автор - Елкин Михаил Сергеевич
- заслуживает присуждения ему ученой степени кандидата технических наук по
специальности 05.02.08 - «Технология машиностроения».
Официальный оппонент,
доктор технических наук, профессор,
заведующий кафедрой
«Основы проектирования машин»
ФГБОУ ВПО Ростовского государственного
университета путей сообщения
Чукарин Александр Николаевич
Адрес; 344038, Южный федеральный округ. Ростовская область, г. Ростов-на-Дону,
пл. Ростовского Стрелкового Полка Народного Ополчения, д. 2,
Раб. тел.: 8 (863) 272-62-70
Моб. тел.: 8 (928) 155-74-53
Эл. почта; opm@rgups.ru
Подпись
УДОСТОВЕРЯЮ
Начальник управления
ФГБОУ В П Р РГУЦЩ ?^’^
”
//
20
Т.М. Канина