Перегляд за Автор "Kushnirchuk, A.S."
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Результатів на сторінці
Налаштування сортування
Документ Технологічне забезпечення якості деталей машин отриманих з пластмас методом 3D-друку(Хмельницький національний університет, 2025) Кушнірчук, А.С.; Kushnirchuk, A.S.Дисертаційна робота присвячена вирішенню науково-технічної задачі технологічного забезпечення якості деталей машин, отриманих 3D-друком. Об'єктом дослідження є процес завершальної механічного оброблення поверхонь деталей, отриманих 3D-друком з ABS та CoPET (PETg) пластику. Предметом дослідження є технологічні параметри забезпечення якості деталей, отриманих FDM-друком, завдяки комплексному підходу до якості виробу, що включає в себе: точність відповідальних поверхонь згідно з технічними вимогами, необхідну шорсткість, міцностні характеристики матеріала, дизайн форми з мінізацією маси деталі. У вступі представлено загальну характеристику дослідження, обґрунтовано його актуальність, визначено зв’язок із науковими програмами, планами та тематиками. Також окреслено мету, завдання, об’єкт і предмет дослідження, висвітлено наукову новизну та практичне значення отриманих результатів, зазначено особистий внесок автора, подано інформацію про апробацію, публікації, структуру й обсяг роботи. Вирішення науково-технічної задачі, а саме забезпечення технологічних параметрів якості деталей, отриманих FDM-друком, завдяки комплексному підходу до якості виробу, що включає в себе: точність відповідальних поверхонь згідно з технічними вимогами, необхідну шорсткість, міцностні характеристики матеріалу, дизайн форми з мінімізацією маси деталі є актуальним завданням. У першому розділі здійснено системний аналіз технологічних параметрів якості деталей, отриманих FDM-друком, а саме: демонструється ефективність застосування деталей машин, отриманих 3D-друком, але в багатьох випадках до якості та точності поверхні пред’являються високі вимоги та необхідною є постоброблення поверхонь для надання якісного дизайну виробу або точності виконавчих розмірів з низькою шорсткістю поверхні. При аналізі використаних джерел встановлено, що отримати низьку малу шорсткість та високу точність розмірів відповідальних поверхонь після процесу FDM-друку виробу важко через технологічні особливості роботи обладнання друку та властиві йому обмеження. Таким чином, щоб отримати поверхню кращої якості та вищої точності, необхідно виконати додатковий процес механічного оброблення відповідальних поверхонь. З аналізу результатів , що були отримані різними авторами при проведенні теоретичних та експериментальних досліджень процесу виготовлення виробів методом 3D- друку, було встановлено, що основний вплив на якість поверхні виробів здійснюють такі фактори як: характеристики процесу друку, вибір матеріалу для друку та постоброблення поверхонь для отримання необхідної шорсткості та точності відповідальних поверхонь. На основі аналізу літературних джерел та патентного огляду було сформульовано мету дослідження й визначено завдання для її досягнення. У другому розділі визначено основні фактори, що діють при обробленні обточуванням та фрезеруванням високоточних поверхонь виробу, отриманого 3D-друком. Проаналізовано аналітичні моделі процесу різання матеріалів з пластмаси з урахуванням пружних деформацій поверхні виробу. Проаналізовано особливості процесу фрезерування пластмас після 3D- друку на верстатах з ЧПК. У результаті проведеного аналізу виявлено, що процес оптимальної стратегії оброблення її поверхонь потребує удосконалення з урахування його нестаціонарності і замкненості та необхідності розробити певний алгоритм розрахунку траєкторії руху інструмента, який враховує процеси, що протікають при утворенні поверхні деталі та застосовувати програмне забезпечення, що дозволить управляти процесом оброблення за заданим алгоритмом. Розробка та використання цих компонентів при проєктуванні керуючої програми дозволить компенсувати похибку, викликану пружними деформаціями і підвищити продуктивність оброблення. Наведено результати прогнозованого оброблення деталі при оптимальній стратегії оброблення її поверхонь, яка при заданій висоті гребінця шорсткості забезпечує найменший час оброблення. При цьому отримані такі наукові результати: 1. Отримала подальший розвиток побудова математичної моделі процесу різання обточуванням та фрезеруванням поверхонь деталей з пластмас, виготовлених 3D-друком з урахуванням пружних відтискань поверхонь матеріалу. Отримані результати у вигляді номограм дають можливість прогнозувати неточність розмірів поверхонь при різних видах оброблення для матеріалів, отриманих 3D-друком, при чистових та чорнових режимах різання; 2. Отримав подальший розвиток процес визначення механічних характеристик зразків, надрукованих за допомогою адитивних технологій FDM. Встановлено, що зниження внутрішнього заповнення матеріалу пропорційно зменшує межу міцності зразка. ABS-пластик виявився менш міцним на розрив у порівнянні з CoPET-пластиком. При дослідженні діаграм руйнувань зафіксовано пластичну поведінку у зразків з CoPET, тоді як зразки з ABS демонструють крихке руйнування. При дослідженні пар тертя найкращий результат було отримано в парі матеріалів ABS та CoPET, величина зношування склала 30 мкм, що робить таку пару тертя найбільш оптимальним вибором. 3. Експериментально визначені співвідношення параметрів режимів різання та конструктивних особливостей різального інструменту, що забезпечують найбільшу точність та малу шорсткість відповідальних поверхонь деталей, отриманих 3D - друком. У третьому розділі представлено загальну методологію проведених досліджень, яка ґрунтується на системному підході до розв’язання визначеного науково-технічного завдання. У рамках дисертаційного дослідження була вдосконалена експериментальна установка для моделювання фізичних процесів тертя зразків із пластмас у взаємодії з контртілом. Вибрано обладнання та характеристики різального інструменту для процесів обточування та фрезерування на верстатах з ЧПК. Для проведення дослідження характеристик міцності зразків з пластмас ABS і CoPET використано розривну машину УММ-5. Для вимірювання точності та шорсткості виготовлення відповідальних поверхонь описано вимірювальні прилади. Наведено методологію оптимізації конструкції деталей машин для ефективного адитивного виробництва за допомогою SolidWorks Simulation. Вибрано конструкцію поворотного стола з метою модернізації, для розширення технологічних можливостей фрезерних верстатів з ЧПК. Наведено методологію оброблення даних отриманих в процесі експериментів та оцінку точності отриманих результатів. У четвертому розділі наведено результати експериментальних досліджень, які показали, що найбільшу точність розмірів при обробленні та якість поверхні було досягнуто, використовуючи фрезу з твердого сплаву із полірованою поверхнею. За результатами досліджень встановлено найкращі режими різання для даної фрези Ø8 мм: швидкість різання – 56м/хв; оберти шпинделя – 2240 об/хв; подача - 400 мм/хв. Проаналізувавши результати досліджень – фрезерування пластикових деталей, отриманих FDM-друком із матеріалу CoPET, – було встановлено, що найбільшу точність та якість оброблених поверхонь (паза та уступу) можна досягнути при використанні фрез із полірованою поверхнею для обробки кольорових матеріалів, частково придатним також виявився інструмент зі швидкорізальної сталі HSS. Встановлено, що при рекомендованих режимах різання при чорновому обточуванні пластмас з CoPET із глибиною різання t = 3 мм температура в зоні різання не перевешує 70,9°С, тоді як температура, при якій пластик починає змінювати свої механічні властивості становить 90ºC. У результаті проведених експериментальних досліджень встановлено, що величини зношування пар тертя, отриманих за допомогою FDM-друку із ABS та CoPet пластику, розрізняються. Найкращий результат було отримано в парі матеріалів ABS та CoPET, величина зносу склала 30 мкм, що робить таку пару тертя найбільш оптимальним вибором серед пар, що досліджувались. На основі результатів дисертаційної роботи спроектовано та виготовлено деталі для модернізації конструкції поворотного стола для підвищення ефективності застосування верстатів з ЧПК. Із застосуванням програмного продукта SolidWorks проведена топологічна оптимізація за допомогою генеративного дизайну, яка дозволяє отримати кінцевий продукт в оптимізованому виконанні. Це знижує масу деталі від 40 до 60% при збереженні всіх статичних характеристик, що дозволяє економити на матеріалах, скоротити час на підготовку виробництва і зменшити обсяги механічного оброблення. Практичне значення отриманих результатів для машинобудування полягає: у створені методології вибору режимів різання для деталей машин, отриманих 3D-друком, на чорнових та чистових операціях; рекомендації з результатів експериментальних досліджень величини зношування пар тертя, отриманих за допомогою FDM-друку із ABS та CoPET пластику, дають можливість визначати кращі пари тертя щодо зносостійкості поверхонь; у застосуванні модернізованого поворотного стола для фрезерних робіт на верстатах з ЧПК, що підвищує точність оброблення поверхонь деталі; у застосуванні топологічної оптимізації за допомогою генеративного дизайну у SolidWorks, що дозволяє отримати кінцевий продукт в оптимізованому виконанні, що знижує масу деталі від 40 до 60% при збереженні всіх статичних характеристик та дозволяє економити на матеріалах, скоротити час на підготовку виробництва і зменшити обсяги механічного оброблення.