Одиннадцатая Всероссийская конференция молодых ученых и специалистов (с международным участием) «Будущее машиностроения России»

 
 
ОДИННАДЦАТАЯ ВСЕРОССИЙСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ  
МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ И СПЕЦИАЛИСТОВ 
(С МЕЖДУНАРОДНЫМ УЧАСТИЕМ) 
 
 
 
БУДУЩЕЕ 
МАШИНОСТРОЕНИЯ  
РОССИИ 
 
 
СБОРНИК ДОКЛАДОВ 
 
24–27 сентября 2018 г. 
 
 
 

 

Союз машиностроителей России 

 

Московский государственный технический  
университет имени Н. Э. Баумана 

 

 

 
 

2018

 

УДК 621 
ББК 34.4 
 
О-42 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Одиннадцатая Всероссийская конференция молодых ученых  
и специалистов (с международным участием) «Будущее машиностроения России» : сборник докладов. 24–27 сентября 2018 г. / Союз 
машиностроителей России, Московский государственный технический 
университет имени Н. Э. Баумана. — Москва : Издательство МГТУ  
им. Н. Э. Баумана, 2018. — 842, [2] c. : ил.  

ISBN 978-5-7038-5032-9 

В сборник включены доклады, представленные на Одиннадцатой 
Всероссийской конференции молодых ученых и специалистов «Будущее 
машиностроения России», которая состоялась в сентябре 2018 г. в МГТУ  
им. Н.Э. Баумана. Структура сборника отражает тематическую направленность конференции. Тексты докладов размещены в Научной элект- 
ронной библиотеке eLIBRARY.RU. 
 
УДК 621 
ББК 34.4 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2018 
 Оформление. Издательство  
ISBN 978-5-7038-5032-9 
 
    МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2018 

О-42 

А1 

Металлорежущие 
станки 

УДК 621.91 

Оценка уровня износа режущего инструмента в процессе  
резания по уровню вибрации системы «станок —  
приспособление — инструмент — заготовка» 

© 
Данг Чонг Хыу
 1 
danghuutrong@gmail.com 

 
Янов Евгений Сергеевич
 2 
dexaik@mail.ru 

 
Анцев Александр Витальевич
 1 
 

1 ФГБОУ ВО «Тульский государственный университет», Тула, 300012, Россия 

2 АО «НПО “СПЛАВ”», Тула, 300004, Россия 

Непредвиденный выход инструмента из строя приводит к большим издержкам 
производства. Для решения задачи оценки износа режущего инструмента авторы 
предлагают использовать непрерывный контроль уровня вибрации в процессе резания. 

Ключевые слова: режущий инструмент, износ, вибрация, устройство измерения 
вибрации, обработка резанием 

Значение машиностроения в современном мире постоянно увеличивается. На машиностроение по стоимости приходится до 40 % производства всей продукции 
обрабатывающей отрасли мира [1]. В России удельный вес продукции машиностроения в общем объеме промышленности достигает 20 % [2]. При этом одним 
из важнейших технологических процессов при производстве продукции машиностроения является обработка резанием. По экспертным оценкам, 15 % стоимости 
деталей узлов и машин, производимых в мире, приходится на операцию обработки резанием [3]. Несмотря на постоянное появление новых технологий обработки 
в машиностроении, традиционная обработка металлов резанием является и в ближайшие десятилетия будет оставаться основным способом изготовления деталей 
узлов и машин. 
Основное влияние на точность обработки поверхностей деталей и узлов машин 
оказывает совместное влияние параметров геометрической точности станков и режущих инструментов. Для расчета необходимой точности металлорежущих станков профессором В.Т. Портманом был разработан вариационный метод расчета 

Будущее машиностроения России — 2018 

4 

точности металлорежущих станков [4]. Данный метод был развит в работе [5], где 
предложен метод расчета точности металлорежущих систем, включающих в свой 
состав металлорежущие станки и режущие инструменты.  
При этом режущий инструмент является наиболее уязвимым звеном в металлорежущих системах. Непредвиденный выход инструмента из строя приводит 
к большим издержкам производства в результате увеличения затрат на профилактику и обслуживание режущего инструмента и увеличения затрат на исправимый 
и неисправимый брак из-за высокой стоимости заготовок на финишных операциях. Несмотря на экономическую важность операции резания металлов, процесс 
обработки резанием остается одним из наименее изученных в связи с постоянным 
появлением новых инструментальных и конструкционных материалов, что подтверждается крайне низкой точностью прогнозирования периода стойкости режущего инструмента и его остаточной стойкости [6]. Это связано с тем, что физика процесса изнашивания довольно сложна и период стойкости как наработка 
инструмента до отказа является случайной величиной, зависящей от множества 
факторов: параметров режима резания, свойств обрабатываемого материала, припуска на обработку, геометрии и материала режущей части инструмента и других 
факторов [7, 8]. 
Несмотря на широкие возможности современных станков с числовым программным управлением (ЧПУ), прямая оценка линейных размеров износа режущего инструмента затруднена, поэтому применяют другие характеристики процесса резания, которые могут быть использованы для косвенного контроля износа 
и разрушения режущего инструмента [9]. Одной из таких характеристик является 
вибрация системы «станок — приспособление — инструмент — заготовка» 
(СПИЗ) [10]. 
Процесс износа режущего инструмента имеет три стадии, влияющие на уровень вибрации. Вибрация режущего инструмента меняется при прохождении данных стадий следующим образом. Во время приработки режущего инструмента первоначальный уровень вибрации снижается до минимального значения. По мере 
стабильного износа уровень вибрации увеличивается с небольшой скоростью. При 
переходе в стадию катастрофического износа уровень вибрации начинает резко 
возрастать. Также возможен вариант с разрушением режущей кромки, что приведет 
к резкому снижению уровня вибрации. 
Для определения износа режущего инструмента по уровню вибрации в процессе резания предложена конструкция специального устройства и алгоритм обработки полученной информации. 
Изучение зависимости вибрации в процессе резания и создание устройства 
контроля вибрации на данный момент являются актуальной задачей, а ее решение 
позволит повысить эффективность обработки резанием. 

Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ  
в рамках научного проекта № 18-38-00849. 

Литература 

[1] 
Сиваченко Л.А., Сиваченко Т.Л. Технологическое машиностроение — инновационный 
резерв мировой экономики. Могилев, Белорус.-Рос. ун-т, 2017, 254 с.  
[2] 
Бушуев В.В., Сабиров Ф.С. Направления развития мирового станкостроения. Вестник 
МГТУ «Станкин», 2010, № 1, с. 2430.  

 
 
А1. Металлорежущие станки 

5 

[3] 
Astakhov V.P. Tribology of Metal Cutting. London, Elsevier, 2006, 392 p. 
[4] 
Решетов Д.Н., Портман В.Т. Точность металлорежущих станков. Москва, Машиностроение, 1986, 336 с. 
[5] 
Аникеева О.В., Ивахненко А.Г. Основные зависимости вариационного метода расчета 
точности металлорежущих систем. Управление качеством продукции в машиностроении 
и авиакосмической технике (ТМ-18): сб. науч. тр. X Междунар. науч.-техн. конф. Воронеж, ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет», 2018,  
c. 135138. 
[6] 
Астахов В.П. Принцип наименьшей энергии пластической деформации при разрушении 
как основа понимания и оптимизации обработки металлов резанием. Известия Тульского 
государственного университета. Технические науки, 2016, №. 8-1, с. 141153. 
[7] 
Пасько Н.И., Анцев А.В., Анцева Н.В., Сальников С.В. Обобщенная стохастическая 
модель отказов режущего инструмента и ее применение. Тула, Изд-во ТулГУ, 2016,  
174 с. 
[8] 
Pasko N.I., Antsev A.V., Antseva N.V., Fyodorov V.P. The generalized mathematical model of 
the failure of the cutting tool. IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering, 2017,  
vol. 177, 012052. DOI: 10.1088/1757-899X/177/1/012052 
[9] 
Григорьев С.Н. (ред.), Гурин В.Д., Козочкин М.П. и др. Диагностика автоматизированного производства. М., Машиностроение, 2011, 600 с. 
[10] Анцев А.В., Данг Х.Ч., Жаднов А.В. Автоматизированная система контроля износа режущего инструмента по уровню вибрации. Вестник ТулГУ. Автоматизация: проблемы, 
идеи, решения: сб. науч. тр. Междунар. заочной научно-техн. конф. «АПИР-22», 
910 ноября 2017 г.; под ред. В.В. Прейса, Д.А. Провоторова. Тула, Изд-во ТулГУ, 2017, 
с. 182186. 

Evaluation of the Cutting Tool Wear During Cutting  
by the Vibration Level of the MFTW System 

© 
Dang Trong Huu
 1 
danghuutrong@gmail.com 

 
Yanov E.S. 
2 
dexaik@mail.ru 

 
Antsev A.V. 

1 
 

1 Tula State University, Tula, 300012, Russia 

2 JSC «NPO “SPLAV"», Tula, 300004, Russia 

The unexpected failure of the tool leads to large production costs. To solve the task of estimating the wear of the cutting tool, the authors propose using a continuous control of the 
level of vibration during the cutting process. 

Keywords: cutting tool, wear, vibration, vibration measuring device, cutting 
 
 

Будущее машиностроения России — 2018 

6 

УДК 62-52 

Практическое использование модуля проектирования 
криволинейных поверхностей как интегрированной системы 
формирования управляющих программ для станков  
с числовым программным управлением 

© 
Дьяченко Евгений Петрович

1 
e.p.dyachenko@mail.ru 

 
Рыбаков Анатолий Викторович
2 
avr48@rambler.ru 

1 АО "Научно-исследовательский инженерный институт", Балашиха, 143912, Россия 

2 МГТУ "Станкин", Москва, 127055, Россия 

Отображены процессы формирования криволинейных поверхностей тел вращения с 
использованием модуля диалоговых преобразований с учетом требований к шероховатости поверхностного слоя детали, а также геометрических ограничений конструкторской документации. Показан принцип пошагового построения сложных 
контуров детали на основе обработки стандартными циклами обдирки. Представлены результаты практической отработки метода применительно к токарнофрезерному центру TAKISAWA TS-4000YS.  

Ключевые слова: машиностроение, управляющая программа, САПР, ЧПУ, переналаживаемое предприятие, обработка металлов резанием, подготовка производства, 
гибкие производственные модули 

Тенденции к уменьшению временных затрат на изготовление деталей и сборочных единиц в современной промышленности меняют представление о методах 
проектирования процессов механической обработки на станках с ЧПУ. Возможности автоматизации процессов обработки больших массивов данных открывают 
новые перспективы механической обработки на станках с ЧПУ на основе проектирования шаблонных фрагментов управляющих программ при необходимом количестве уточняющих данных [1], представленных на рис. 1.  
Основываясь на модульном методе проектирования управляющих программ для 
токарно-фрезерного центра TAKISAWA TS-4000YS, приоритетной задачей считают 
возможность качественного построения криволинейных поверхностей при обработке 
стандартными циклами. Решение данной задачи достигается благодаря разбивке 
шаблонно прописанного цикла управляющей программы на синтаксическую (постоянную) и семантическую (переменную) части, которые, в свою очередь, состоят из 
трех последовательно формируемых частей. Элементы рабочего кода программы 
составляющих частей представлены на рис. 2.  
Конструкторско-технологические элементы готовой детали формируются путем 
заполнения информативных элементов в диалоговом режиме. Поэтапное формирование рабочей программы повышает качество обработки в результате прохождения 
трехступенчатого контроля. Элементы выстраиваются последовательно, а геометрические параметры детали формируются с отклонением, соответствующим минимальному отклонению станка за счет использования подпрограмм, высчитывающих среднее расположение режущего инструмента по таблице допусков представленных 

 
 
А1. Металлорежущие станки 

7 

конструкторских размеров. Главные функциональные параметры процесса резания 
(привязка номера инструментов в револьверной головке, направление вращения 
шпинделя, коррекция на радиус инструмента и т. д.) формируются в окне построения 
контура удаления материала посредством стандартных циклов обдирки [2]. Построение контура удаления материала (по циклу G71) показано на рис. 3. 
 
 

 
Рис. 1. Набор исходных данных для формирования управляющей программы по принципу 
модульности элементарных форм  
 
 

 
 
Рис. 2. Этапы формирования цикла обдирки криволинейной поверхности 

Будущее машиностроения России — 2018 

8 

 
 
Рис. 3. Окно формирования контура обработки наружной поверхности 
 
Рассмотренный метод рекомендован к использованию как аналог современных 
CAM-систем, так как обладает возможностью прорисовки траектории инструмента в 
середине поля допуска [3] и формирует чистоту полученной поверхности на основе 
требований к шероховатости, проставленных в конструкторской документации. 

Литература 

[1] 
Дьяченко Е.П., Рыбаков А.В., Шурпо А.Н. Разработка управляющих программ методом 
ранжирования требований к конструкторско-технологическим элементам на основе различных САПР. Вестник Брянского государственного технического университета, 2017, 
№ 2. 
[2] 
Баранчукова И.М., Гусев А.А., Крамаренко Ю.Б., Новиков В.Ю., Соломенцев Ю.М., 
Схиртладзэ А.Г., Тимирязев В.А. Проектирование технологии. Москва, Машиностроение, 1990, 416 с. 
[3] 
ГОСТ 2099983 Устройства числового программного управления для металлообраба- 
тывающего оборудования. Кодирование информации управляющих программ. 

Practical Use of the Module for Designing Curvilinear Surfaces  
as an Integrated System for Forming Control Programs  
for CNC Machines 

© 
Diyachenko E.P. 

1 
e.p.dyachenko@mail.ru 

 
Rybakov A.V. 
2 
avr48@rambler.ru 

1 JSC Research Engineering Institute, Balashiha, 143912, Russia 

2 MSTU "Stankin", Moscow, 127055, Russia 

The processes of formation of curvilinear surfaces of bodies of revolution are shown with 
the use of the module of interactive transformations, taking into account the requirements 

 
 
А1. Металлорежущие станки 

9 

for the roughness of the surface layer of the workpiece, as well as the geometric limitations 
of the design documentation. The principle of step-by-step construction of complex contours of a detail is shown on the basis of processing by standard cycles of stripping. The 
results of practical testing of the method for the turning and milling center TAKISAWA TS4000YS are presented.  

Keywords: mechanical engineering, control program, CAM system, fast-managed enterprise, CNC, metal cutting, manufacture planning, flexible production modules 

УДК 621.9.015 

Методы обработки поверхностей металлоизделий  
от загрязнений 

© 
Ивченко Евгений Александрович 
ivchenko72@bmstu.ru 

 
Руднев Сергей Кириллович 
rudnev@bmstu.ru 

 
Плетнев Виталий Андреевич 
Pv91995@yandex.ru 

МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 105005, Россия 

Проведен обзор методов обработки поверхностей металлоизделий от загрязнений, возникающих на заготовительных этапах технологического процесса. Описаны некоторые широко используемые в машиностроении методы обработки поверхностей металлоизделий. Проведен анализ методов обработки поверхностей 
металлоизделий. Показано, что все существующие методы обработки поверхностей металлоизделий имеют свои достоинства, недостатки, ограничения по принципам их использования и области применяемости, в которой они могут быть использованы с максимальной эффективностью. 

Ключевые слова: металлоизделия, методы обработки, загрязнения, очистка поверхности, принцип использования, сравнительный анализ, дуговой способ 

Поступающие с металлургических заводов к машиностроительным предприятиям 
металлоизделия (металлопрокат, катанка, проволока, трубы и т. п.) имеют на поверхности прокатную окалину, ржавчину и другие загрязнения, возникающие при 
их изготовлении на предварительных этапах технологического процесса. 
Проблемой потребителей металлоизделий является обработка поверхности от 
оксидов и других видов загрязнений [1].  
Существующие в большом количестве методы обработки поверхностей металлоизделий от окалины, ржавчины, масляных загрязнений и старых лакокрасочных 
покрытий подраздебяют на механические химические, электрохимические, ультразвуковые, термические и вакуумные (см. рисунок).  
Выбор метода обработки поверхностей металлоизделий зависит от многих факторов, таких как степень загрязнения, характер загрязнения, требуемое качество 
очистки, стоимость очистки. У каждого метода есть свои достоинства, недостатки и 
ограничения по их применению. Представленные методы очистки можно подразде

Будущее машиностроения России — 2018 

10 

лить на две категории: способы предварительной очистки и способы чистовой очистки (вакуумные методы).  

 
Методы обработки поверхностей металлоизделий 
 
В настоящее время, как правило, обработку или очистку поверхности металлоизделий перед дальнейшим их использованием в технологическом процессе изготовления деталей в основном осуществляют с применением кислотного метода или механической очистки дробью, песком и стальными щетками (например, иглофрезами). 
Эти методы нельзя признать экологически чистыми, универсальными, дешевыми и 
отвечающими современным требованиям качества очистки. Кроме того, недостатком 
всех перечисленных методов обработки является то, что изделия после очистки вскоре начинают опять интенсивно корродировать в атмосфере влажного воздуха.  
Использование метода плазменно-дуговой очистки в вакууме имеет ряд преимуществ перед перечисленными методами. Очистка поверхности металлов осуществляется в катодных пятнах электрической дуги в результате бомбардировки поверхности ионами плазмы, ускоренными в электрическом поле катодного падения