Анотація до роботи:

Марчук В.І. Технологічні основи забезпечення якості робочих поверхонь кілець роликопідшипників. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.02.08 – Технологія машинобудування. – Одеський національний політехнічний університет, Одеса, 2004.

Дисертація присвячена розробці науково-прикладних основ технологічного забезпечення параметрів якості робочих поверхонь кілець для покращення і стабілізації експлуатаційних характеристик роликопідшипників.

Проведений статистичний аналіз виробничих дефектів деталей підшипників, невідповідностей експлуатаційних характеристик і причин їх виникнення. Досліджені причини зростання віброактивності робочих поверхонь кілець і перевищення допустимих значень параметрів вібрацій та шуму виготовлених підшипників. Встановлені зв’язки технологічних чинників формоутворюючих операцій лезової (токарної) і алмазно-абразивної обробки з параметрами мікрорельєфа оброблених поверхонь і експлуатаційними властивостями підшипників. Розроблені математичні моделі формування мікрорельєфу поверхонь обертання на операціях лезової і алмазно-абразивної обробки, виявлені причини і технологічні особливості формування хвилястості на оброблюваній поверхні, розроблений алгоритм прогнозування і керування параметрами хвилястості та віброактивності доріжок кочення. Запропонована і впроваджена у виробництво методика адаптивного керування процесом безцентрового шліфування робочих поверхонь кілець з регульованою радіальною силою в поєднанні з розробленими новими конструкціями засобів віброгасіння в динамічній системі шпинделя інструмента дозволили на практиці реалізувати стратегію технологічного забезпечення і стабілізації параметрів якості робочих поверхонь кілець та експлуатаційних характеристик роликопідшипників.

1. У дисертаційній роботі запропонований і реалізований комплексний підхід до вирішення важливої науково-прикладної проблеми технологічного забезпечення параметрів якості поверхонь кочення, підвищення та стабілізації експлуатаційних показників роликопідшипників при їх виготовленні.

Аналіз літературних джерел і виробничого досвіду з проблем забезпечення точності формоутворення робочих поверхонь та експлуатаційних показників деталей роликопідшипників в умовах переналагоджувального підшипникового виробництва показав, що існуючі підходи і методи проведення формоутворюючих і викінчувальних операцій механічної обробки деталей підшипників не задовольняють сучасним вимогам. Так, при необхідній точності формоутворюючих поверхонь в межах 0,5-2 мкм існуючі технологічні системи забезпечують лише 3-5 мкм. Вплив на процеси формоутворення випадкових непрогнозованих коливних збуджень порушує стабільність розмірів і форми геометричної структури поверхні. Дослідженнями доведено, що на точність розмірів і форми робочих поверхонь деталей роликопідшипників впливають операції токарної обробки, а також багато інших технологічних факторів, серед яких – кінематичні особливості технологічних систем, будова і структура абразивного інструменту тощо.

2. Досліджений механізм походження конструкційних, структурних і технологічних дефектів роликопідшипників, виявлені взаємозв’язки між цими дефектами і експлуатаційними показниками на прикладі зміни віброакустичних характеристик підшипника, що послужило основою розробки стратегії прогнозування якості деталей і експлуатаційних показників підшипників на стадії технологічного проектування. Для діагностування причин виникнення вібрацій загальний спектр коливань підшипника доцільно розділяти на три смуги: низькочастотні коливання (частота від 50 до 1500 Гц), середньочастотні (1500-3000 Гц) і високочастотні вібрації (1500-10000 Гц). Встановлено, що технологічні дефекти викликають низькочастотні і високочастотні вібрації. Запропонована методика за інтегрованим показником віброактивності робочих поверхонь кілець визначати рівень придатності готової деталі до експлуатації в складі підшипника, а також прогнозувати віброакустичну характеристику підшипника кочення.

3. Досліджений вплив параметра хвилястості доріжок кочення роликопідшипника, а також відхилень від форми доріжок і тіл кочення на віброакустичні характеристики і структурні зміни в підшипнику. Запропонований комплексний параметр ГСП дозволяє проводити оцінку динамічної характеристики підшипника за параметром віброактивності доріжок кочення кілець і поверхонь тіл кочення. Встановлені взаємозв’язки між числом тіл кочення в підшипнику Z₁, значенням динамічної хвилястості W_k k-ї гармоніки і числом хвиль k-ї гармоніки. Виявлено найнебезпечніше для експлуатаційної характеристики підшипника значення хвилястості, коли число хвиль f_w лімітуючих гармонік кратне або дорівнює числу тіл кочення в структурі підшипника. На принципі аналізу віброактивності комплектів кілець запропонований спосіб селективного складання високоточних підшипників спеціального призначення.

4. Встановлено, що похибки форми і хвилястість робочих поверхонь кілець після викінчувальних операцій суперфінішу і доведення передаються за технологічною спадковістю з попередніх формоутворюючих операцій токарної обробки, чорнового і чистового шліфування. З метою запобігання такого негативного впливу технологічної спадковості опрацьований новий метод технологічного керування хвилястістю доріжок кочення на токарних операціях шляхом моделювання динаміки формоутворення. Встановлено, що зменшення хвилястості поверхні на токарній операції призводить до зменшення коливань складових сил різання на операції чистового шліфування, а отже, і геометричної хвилястості, на яку може припадати до 90% похибки відхилення точності формоутворення. З метою підвищення точності формоутворення кілець на токарних операціях, а також для зменшення числа заготівельних і формоутворюючих операцій запропонована конструкція суцільної заготовки комплекту двох кілець роликопідшипника, впровадження якої у виробництво дозволило на 40% зменшити трудомісткість заготівельних операцій, зменшити на 15% собівартість кожного типорозміру підшипника.

5. Розроблена загальна математична модель процесу круглого врізного шліфування доріжок кочення, що об’єднує окремі математичні моделі динамічної системи оброблюваної деталі, блоку шпинделя, зони різання і динамічної моделі верстата. Наявність в моделі зворотних зв’язків і допоміжних входів дозволила поставити її в основу розробленої системи адаптивного керування силою шліфування і хвилястістю шліфованої поверхні.

6. Комплексний підхід до забезпечення показників якості ГСП на операціях механічної обробки в структурі життєвого циклу деталі дозволив вилучити з технологічного маршруту операцію чорнового шліфування доріжки кочення, що дало змогу на 5-7% зменшити собівартість кілець і на 7-9% - собівартість підшипників.

7. Дослідження математичної моделі дало змогу встановити і змоделювати механізм виникнення в технологічній системі шліфування випадкових стохастичних коливних процесів високочастотної смуги спектра коливань (7000-10000 Гц), а також намітити основні напрямки запобігання високочастотних вібрацій, і тим самим, стабілізувати процес формоутворення мікрорельєфу поверхонь кочення.

8. Запропонована конструкція гідростатичного давача з виконанням функції віброгасника дозволила підвищити точність формоутворення робочих поверхонь кілець роликопідшипників до 0,5 – 1,5 мкм і забезпечити стабільність мікрорельєфу поверхні за параметрами шорсткості і хвилястості.

9. Розроблена і впроваджена у підшипникове виробництво організаційно-технологічна схема побудови гнучких багатономенклатурних ліній механічної обробки кілець роликопідшипників дозволила на практиці реалізувати запропоновану стратегію технологічного забезпечення якості деталей в умовах гнучкого підшипникового виробництва і на 60% підвищити рівень технологічної гнучкості автоматизованого виробництва.

10. На основі проведеного комплексу експериментальних досліджень отримані важливі результати впливу структури, зернистості, будови шліфувальних кругів на параметри шорсткості та хвилястості робочих поверхонь зовнішніх кілець, а також на фізико-механічний стан поверхневого шару доріжок кочення. Впровадження результатів дослідження у виробничу практику дозволило забезпечити необхідний рівень якості робочих поверхонь і експлуатаційних характеристик роликопідшипників, знизити їх собівартість до 25% і тим самим підвищити ефективність автоматизованого переналагоджувального підшипникового виробництва.

Публікації автора:

1. Марчук В.И., Михалевич В.Т., Терлецкий Т.В. Эффективная система адаптивного управления точностью шлифования.// Мир техники технологий. – Харьков, 2003 – №11 – С.50-51.

2. Марчук В., Шабайкович В. Optimal tools setting of automatic multispindle lathes with CNC. Mechanics 2002. Proceedings of the International Scientific Conference. – С.84-88.

3. Марчук В.І., Денисюк В.Ю, Собашек А.Ч. Вплив технологічних чинників автоматно-токарної операції на величину крокових похибок мікро топографії поверхні, представленої в 3-D системі. Наукові нотатки. Міжвузівський збірник за напрямом “Інженерна механіка”, вип..13, грудень 2003. – Луцьк, 2003.

4. Марчук В.И., Заблоцький В.Ю., Лапченко Ю.С. Технологічне керування віброакустичними характеристиками роликопідшипників в умовах гнучких виробничих систем. – Сучасні технології виробництва в розвитку економічної інтеграції та підприємництва: Матеріали І Українсько-Польської наукової конференції 16-18 жовтня 2003 р. смт. Сатанів. – Хмельницький: Технологічний університет Поділля, 2003. – С.25-26.

5. Марчук В.И. Вплив технологічних чинників на експлуатаційні характеристики роликопідшипників. Наукові нотатки: Міжвузівський збірник (за напрямом “Інженерна механіка”) – Луцьк: ЛДТУ, 2003. Вип. 12. – С. 43-48.

6. Марчук В.И. Управление структурой поверхностей при механической обработке деталей подшипников. Автоматизация: проблемы, идеи, решения. Краткое содержание докладов международной конференции АППР-6. / Под ред. Ю.Л. Маткина, А.С. Горелова, Тульский государственный университет. – Тула: Гриф и К^О, 2002. – С. 87 – 90.

7. Марчук В.И., Кайдик О.Л., Заблоцький В.Ю. Вдосконалення системи адаптивного керування точністю на шліфувальному автоматі МЕ 280 СО. Прогрессивные технологии и системы машиностроения: Международный сборник научных трудов. – Донецк: Дон НТУ, 2003. Вып. 25. –С. 82-88.

8. Марчук В.И., Михалевич В.Т. Управление параметрами качества рабочих поверхностей колец конических роликоподшипников. Физические и компьютерные технологии в народном хозяйстве. Труды 5-й международной научно-технической конференции. Харьков: ХНПК «ФЭД», 2002. – С. 127-130.

9. Марчук В.И., Назарук А.Я. Имитационное моделирование объектов механосборочного производства с помощью ЭВМ. – Физические и компьютерные технологии в народном хозяйстве. Труды 4-й Международной научно-технической конференции, 23-24 октября 2001.- Харьков: ХНПК «ФЭД», 2001 г. – С.87-92.

10. Марчук В.И., Кайдик О.Л. Забезпечення та стабілізація точності лімітуючого розміру в системі адаптивного шліфування кілець карданного роликопідшипника на бортикошліфувальному автоматі 280 СО. Труды 7-й международной научно-технической конференции «Физические и компьютерные технологии в народном хозяйстве», 27-28 мая 2003г. – Харьков: ХНПК “ФЕД”, 2003г. – С. 113-116.

11. Марчук В.І. Аналіз точності шліфування кілець карданних підшипників в адаптивній технологічній системі. Наукові нотатки: Міжвузівський збірник /за напрямом “Інженерна механіка”/ - Луцьк: ЛДТУ, 2002. Вип. 11. – С. 212 – 217.

12. Марчук В.І. Вплив технологічних чинників на експлуатаційні характеристики роликопідшипників. Наукові нотатки: Міжвузівський збірник / за напрямом “Інженерна механіка” Луцьк: ЛДТУ, 2003. Вип. 12. – с. 179-184.

13. Марчук В.І., Денисюк В.Ю. Моделювання зв’язків багатоінструментальних технологічних систем. Прогрессивные технологии в машиностроении /Технология – 2000 /: Материалы 15-й Ежегодной международной научно-технической конференции, 18-20 апреля 2000г., г. Одесса. – Киев: АТМ Украины, 2000. – С. 155 – 156.

14. Марчук В.І. Інтегрована модульна система зв’язків механоскладального виробництва. – Інтеграція освіти, науки і виробництва: матеріали 5-ої міжнародної науково-методичної конференції (26-29 вересня 2001р.)/ Під. наук. ред. дійсного члена Академії інженерних наук України, професора О.Ф. Гордєєва.. - Луцьк: ЛДТУ,.- 142с.

15. Марчук В.І. Метрологічне забезпечення параметрів якості поверхні при механічній обробці кілець підшипників. – Наукові нотатки. Міжвузівський збірник (за напрямом “Інженерна механіка”), вип..9, Луцьк, 2001. – С. 191-194.

16. Марчук В.І. Моделювання зв’язків технологічних факторів з параметрами якості поверхонь деталей підшипників в умовах гнучких виробничих систем. Машиностроение и техносфера ХХІ века: Сборник трудов международной научно-технической конференции в г. Севастополе 9-15 сентября 2002г. В 3-х томах. – Донецк: Дон НТУ, 2002. Т.2. – С. 89-94.

17. Марчук В.І. Моделювання технологічних процесів механоскладального виробництва.– 5-ий міжнародний симпозіум українських інженерів механіків у Львові, Львів, 2001. – С.54-59.

18. Марчук В.І. Модульно-функціональний синтез механоскладальних систем з позицій уніфікації. – Новые технологии в машино- приборостроении и на транспорте: Материалы междунар. Науч.-техн. конф., 10-14 сент. 2001.- Севастополь: Изд-во СевГТУ, 2001.-352 с.

19. Марчук В.І. Модульно-функціональний синтез механоскладальних систем з позицій уніфікації. – Прогрессивные технологии и системы машиностроения: Международный сб. научных трудов.- Донецк: ДонГТУ, 2001. Вып.17. – С. 220-223.

20. Марчук В.І. Модульно-функціональний синтез механоскладальних систем приладобудування. – Technologia i automatyzacja montazu: dodatek specjalny do nr2, 2001. – С. 51-54.

21. Марчук В.І. Модульно-функціональний синтез механоскладальних систем з позицій уніфікації технологічних об’єктів. – Вісник інженерної академії України. - Київ, №3 (ч.1), 2001. – С. 108-111.

22. Марчук В.І. Про вплив конструктивно-технологічних чинників на параметри якості робочих поверхонь кілець роликопідшипників. Вісник Житомирського державного технологічного університету. – №2 (26). – 2003. Том ІІ. – С. 106 – 108.

23. Марчук В.І., Заблоцький В.Ю., Кайдик О.Л. Вплив параметра хвилястості доріжки кочення на віброакустичні характеристики конічних роликопідшипників. Збірник наукових праць Кіровоградського державного технічного університету: Техніка в сільськогосподарському виробництві, галузеве машинобудування, автоматизація. – Вип. 13. – Кіровоград: КДТУ, 2003. – С. 78-81.

24. Марчук В.І., Матьошик В.О. Особливості моделювання зв’язків в технологічних системах штампування. - Наукові нотатки: міжвузівський збірник (за напрямком “Інженерна механіка” ) - Луцьк: Луцький державний технічний університет,- 2000. Вип.6. – С. 135-137.

25. Марчук В.І., Божидарник В.В., Кайдик О.Л. Імітаційне моделювання об’єктів механоскладального виробництва за допомогою ЕОМ. – Прогрессивные технологии и системы машиностроения: Международный сб. научных трудов.- Донецк: ДонГТУ, 2001. Вып.17. – С. 184-188.

26. Марчук В.І., Денисюк В.Ю. Алгоритмізація розрахунку інструментальних налагоджень на одношпиндельні токарні автомати. – Наукові нотатки: міжвузівський збірник (за напрямком “Інженерна механіка”) - Луцьк: Луцький державний технічний університет, - 2000. Вип.6. – С. 76-79.

27. Марчук В.І., Денисюк В.Ю. Моделювання токарних операцій для конструкторсько-технологічного проектування інструментальних налагоджень. - Физические и компьютерные технологии в народном хозяйстве. Труды 4-й Международной научно-технической конференции, 23-24 октября 2000, Харьков: ХНПК «ФЭД», 2001 г. – С.36-38.

28. Марчук В.І., Заблоцький В.Ю. Зв’язок параметрів хвилястості робочих поверхонь з віброакустичними характеристиками роликопідшипників. Високі технології в машинобудуванні: Збірник наукових праць НТУ “ХПІ”. – Харків, 2003. – Вип.1 (6) – С. 85-90.

29. Марчук В.І., Заблоцький В.Ю. Технологічні особливості побудови та функціонування адаптивних модульних систем механічної обробки. - Наукові нотатки: міжвузівський збірник (за напрямком “Інженерна механіка” ) - Луцьк: Луцький державний технічний університет, - 2000. Вип.8. – С. 91-94.

30. Марчук В.І., Красовський В.В. Дослідження вібровідхилень окремих інструментів при використанні багатоінструментальних налагоджень токарних верстатів. – Наукові нотатки: міжвузівський збірник (за напрямком “Інженерна механіка”) - Луцьк: Луцький державний технічний університет, - 2000. Вип.6. – С. 102-105.

31. Марчук В.І., Красовський В.В. Дослідження динамічної точності при багатоінструментальній токарній обробці. - Прогрессивные технологии и системы машиностроения: Международный сб. научных трудов. - Донецк: ДонГТУ, 2001. Вып.17. – С. 129-132.

32. Марчук В.І., Красовський В.В., Денисюк В.Ю. Автоматизація досліджень точності при багатоінструментальній механічній обробці. - Високі технології в машинобудуванні. Збірник наукових праць НТУ “ХІІІ”.- Харків, 2001.- Вип.1 (4). – С. 165-168.

33. Марчук В.І., Матьошик В.А.Peculiarities of constraint modeling for technological systems of stamping. – Mechanic’s 54.- Rzeszow: Rzeszow university of technology, Poland, 2000, №179. – С. 178-180.

34. Марчук В.І., Михалевич В.Т. Корекція деформаційних похибок при управлінні точністю механічної обробки. - Наукові нотатки: міжвузівський збірник (за напрямком “Інженерна механіка”). - Луцьк: Луцький державний технічний університет,- 2000. Вип.7. – С. 144-147.

35. Марчук В.І., Михалевич В.Т., Красовський В.В. Дослідження характеристик індуктивного перетворювача лінійних переміщень. Автоматизация: проблемы, идеи, решения. Материалы международной научно-технической конференции, 20-24 мая 2002г. – Севастополь: Изд-во Сев НТУ, 2002 . – С. 145 – 148.

36. Марчук В.І., Назарук А.Я. До питання про оптимізацію багатоінструментальних налагоджень токарних автоматів. – Наукові нотатки: міжвузівський збірник (за напрямком “Інженерна механіка”) - Луцьк: Луцький державний технічний університет,- 2000. Вип.6. – С. 47-50.

37. Марчук В.І., Терлецький Т.В., Симонюк В.П., Красовський В.В., Денисюк В.Ю. Про результати удосконалення системи активного контролю на бортикошліфувальних верстатах МЕ 280 СО. Наукові нотатки: Міжвузівський збірник /за напрямом “Інженерна механіка”/ - Луцьк: ЛДТУ, 2002. Вип. 10. – С. 141 – 145.

38. Марчук В.І., Шабайкович В.А.Назарук А.Я. До питання про оптимізацію багатоінструментальних налагоджень токарних автоматів. - Наукові нотатки: міжвузівський збірник (за напрямком “Інженерна механіка” ) - Луцьк: Луцький державний технічний університет, - 1999. – С. 78-81.

39. Марчук В.І., Шабайкович В.А. Optimisation of multiple- tool adjustment full-automatic lathes. - 6^th international conference “Technologia’ 99”. Bratislava, 1999. Vol. 2. – С. 135-138.

40. Марчук В.І. Аналіз точності шліфування кілець карданних підшипників в адаптивній технологічній системі. – Наукові нотатки. Міжвузівський збірник за напрямом “Інженерна механіка”, вип. 11, квітень 2003. – Луцьк, 2003. – С.143-146.

41. Марчук В.І., Денисюк В.Ю. Вплив режимів токарної обробки та діаметра заготовки на формування показників якості оброблюваних поверхонь. Вісник ЖДТУ, вип. 1 (28). Технічні науки. – 2004р. – С.19-25.

42. Програма автоматизованого проектування інструментальних налагоджень і кулачків одношпиндельних токарних автоматів: Свідоцтво про реєстрацію авторського права на твір № 10522 / В.Ю. Денисюк, В.І. Марчук, О.С. Лорві. – Дата реєстрації 13.07. 2004 р.

43. Деклараційний патент 55715А Україна. Складальний центр. Шабайкович В.А., Марчук В.І., Поліщук О.С. Заява 22.05.2002: Опубліковано 15.04.2003р. Бюлетень №4.

44. Деклараційний патент № 63128А Україна. Оброблювальний центр. Шабайкович В.А., Григорьєва Н.С., Марчук В.І. Опубліковано 15.01.2004р. Бюлетень №1.

45. Деклараційний патент на корисну модель №2074 Україна. Підшипник кочення. Божидарнік В.В., Григорьєва Н.С., Марчук В.І., Шабайкович В.А., Кайдик О.Л. Опубліковано 15.10.2003р. Бюлетень “Промислова вартість” №10, 2003.

46. Марчук В.І., Матьошик В.О., Заболоцький В.Ю., Лапченко В.С. Вдосконалення технології та експлуатаційних характеристик сепараторів роликопідшипників в умовах гнучкопереналагоджувального виробництва Материалы 4-го Международного научно-технического семинара (24-26 февраля 2004 г.), г. Свалява, Карпаты.

47. Марчук В.І., Красовський В.В., Лапченко Ю. Автоматизація досліджень точності при багатоінструментальній механічній обробці. - Материалы международной научно-технической конференции «Автоматизация: проблемы, идеи, решения» (24-27 мая 2004 г.). – Севастополь: Изд-во Сев НТУ, 2004 . – С. 27 – 30.

48. Марчук В.І., Заболоцький В.Ю. Модель формоутворення робочих поверхонь роликопідшипників на токарно-автоматній операції. – Машиностроение и техносфера ХХІ века // Сборник трудов международной научно-технической конференции в г. Севастополе 13-18 сентября 2004г. В4-х томах. – Донецк: ДонГТУ, 2004. Т2. – С. 3-6.

49. Марчук В.І. Дослідження зв’язків технологічних факторів фінішної алмазно-абразивної обробки кілець конічних роликопідшипників з параметрами якості поверхонь. - Физические и компьютерные технологии в народном хозяйстве. Труды 5-й Международной научно-технической конференции, 28-29 октября 2000, Харьков: ХНПК «ФЭД», 2002 г. – С.121-126.

50. Марчук В.І., Денисюк В.Ю. Кайдик О.Л. Моделювання формоутворення мікрорельєфу поверхонь для забезпечення параметрів якості деталей при механічній обробці // Тр. 6-й Междунар. науч.-технич. конф. «Физические и компьютерные технологии в народном хозяйстве». – Харьков: ХНПК «ФЭД», 2002. – С. 49–52.

51. Марчук В.І., Смалюк А.Л. Структурно-функціональний синтез багатоінструментальних операцій для алгоритмізації задач конструкторсько-технологічного проектування / Матеріали ІІІ –ї Міжнародної науково-методичної конференції 25-29 вересня 1997 р. – Луцьк: Надстир’я, 1997. – С. 125-129.

52. Марчук В.І., Шабайкович В.А. Сборка шестеренчатых насосов в автомобилестроении / Материалы V-ой Международной научно-технической конференции «Автомобильный транспорт: проблемы и перспективы», 9-14 сентября 2002 г. – Севастополь: СевНТУ, 2002. – С.115-119.