<?xml version="1.0"?>
<!DOCTYPE article
PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.4 20190208//EN"
       "JATS-journalpublishing1.dtd">
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" article-type="research-article" dtd-version="1.4" xml:lang="en">
 <front>
  <journal-meta>
   <journal-id journal-id-type="publisher-id">Bulletin of Bryansk state technical university</journal-id>
   <journal-title-group>
    <journal-title xml:lang="en">Bulletin of Bryansk state technical university</journal-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>Вестник Брянского государственного технического университета</trans-title>
    </trans-title-group>
   </journal-title-group>
   <issn publication-format="print">1999-8775</issn>
  </journal-meta>
  <article-meta>
   <article-id pub-id-type="publisher-id">40221</article-id>
   <article-id pub-id-type="doi">10.30987/1999-8775-2020-11-12-17</article-id>
   <article-categories>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="ru">
     <subject>Машиностроение и машиноведение</subject>
    </subj-group>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="en">
     <subject>Mechanical engineering</subject>
    </subj-group>
    <subj-group>
     <subject>Машиностроение и машиноведение</subject>
    </subj-group>
   </article-categories>
   <title-group>
    <article-title xml:lang="en">RELIABILITY INCREASE OF THREAD CUTTING WITH TAP  BORERS IN SUPER-SMALL HOLES</article-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ ПРОЦЕССА РЕЗЬБОНАРЕЗАНИЯ МЕТЧИКАМИ В ОТВЕРСТИЯХ СВЕРХМАЛЫХ ДИАМЕТРОВ</trans-title>
    </trans-title-group>
   </title-group>
   <contrib-group content-type="authors">
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Куликов</surname>
       <given-names>Михаил Юрьевич</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Kulikov</surname>
       <given-names>Mikhail Yurievich</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <email>muk.56@mail.ru</email>
     <bio xml:lang="ru">
      <p>доктор технических наук;</p>
     </bio>
     <bio xml:lang="en">
      <p>doctor of technical sciences;</p>
     </bio>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-1"/>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Ягодкин</surname>
       <given-names>Максим Викторович</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Yagodkin</surname>
       <given-names>Maksim viktorovich</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <email>yagodkin.maksim.513@mail.ru</email>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-2"/>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <contrib-id contrib-id-type="orcid">https://orcid.org/0000-0003-1998-2211</contrib-id>
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Куликов</surname>
       <given-names>Юрий Михайлович</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Kulikov</surname>
       <given-names>Yuriy Mihaylovich</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <email>kulikov.ym@mail.ru</email>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-3"/>
    </contrib>
   </contrib-group>
   <aff-alternatives id="aff-1">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Российский университет транспорта (РУТ (МИИТ))</institution>
     <city>Москва</city>
     <country>Россия</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Russian University of Transport (RUT (MIIT))</institution>
     <city>Moscow</city>
     <country>Russian Federation</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <aff-alternatives id="aff-2">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Институт конструкторско-технологической информатики РАН</institution>
     <city>Москва</city>
     <country>Россия</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Institute of Design Technological Informatics of RAS</institution>
     <city>Moscow</city>
     <country>Russian Federation</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <aff-alternatives id="aff-3">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Российский университет транспорта (МИИТ)</institution>
     <city>Москва</city>
     <country>Россия</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Russian University of Transport (MIIT)</institution>
     <city>Moscow</city>
     <country>Russian Federation</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <volume>2020</volume>
   <issue>11</issue>
   <fpage>12</fpage>
   <lpage>17</lpage>
   <self-uri xlink:href="https://zh-szf.ru/en/nauka/article/40221/view">https://zh-szf.ru/en/nauka/article/40221/view</self-uri>
   <abstract xml:lang="ru">
    <p>Повышена надежность процесса нарезания резьбы метчиками в отверстиях сверхмалых диаметров. Выполнен расчет основных показателей надежности процесса резьбонарезания. Сравнительный анализ этих показателей, полученных при обычной технологии и с исследованием нового способа лезвийной анодно-механической обработки, находят применение последней.</p>
   </abstract>
   <trans-abstract xml:lang="en">
    <p>The purpose of this work consists in the reliability increase of thread cutting with the use of tap borers in super-small holes of aluminum alloy parts. &#13;
The investigation methods used are based on classic regulations of the cutting theory, physical-chemical mechanics of materials, reliability theory and methods of statistical analysis. &#13;
There are revealed the reasons of thread cutting low reliability and tool failure. The effectiveness of edge anode-machining use at thread cutting is researched. On the basis of data obtained there is carried out a calculation of basic indices of thread cutting reliability. A comparative analysis of the processing reliability indices obtained under standard conditions and with the use of the developed circuit of anode-machining is shown, the effectiveness of the latter use is presented.   &#13;
As a result of the investigations carried out there is developed a technology for thread cutting in super-small holes that ensures a considerable increase of reliability and allows excluding hand work during the process.</p>
   </trans-abstract>
   <kwd-group xml:lang="ru">
    <kwd>сверхмалый диаметр</kwd>
    <kwd>надёжность</kwd>
    <kwd>резьбонарезание</kwd>
    <kwd>безотказность</kwd>
    <kwd>интенсивность отказов</kwd>
   </kwd-group>
   <kwd-group xml:lang="en">
    <kwd>super-small diameter</kwd>
    <kwd>reliability</kwd>
    <kwd>thread cutting</kwd>
    <kwd>failure intensity</kwd>
   </kwd-group>
  </article-meta>
 </front>
 <body>
  <p>Введение В современном машиностроении процесс нарезания резьбы метчиком является сложной технологической операцией. Причинами является заклинивание метчика и его последующая поломка в случае продолжения процесса нарезания [1,2]. Для предотвращения заклинивания используют реверс инструмента с последующим продолжением рабочего хода. Однако, поломка метчиков может происходить и при реверсе, так как при этом величина возникающего крутящего момента может превышать его значения при рабочем ходе [3]. Количество случаев поломки метчиков, возникающих при резьбонарезании, зависит от длины нарезаемой резьбы и доходит на рабочих ходах до 80 %, а при реверсе – до 40% [4]. Данная проблема усугубляется при нарезке резьбы в отверстиях сверхмалых диаметров (≤ М1,4). На современных промышленных предприятиях эту операцию выполняют вручную высококвалифицированные рабочие несмотря на наличие многооперационных металлорежущих станков. Это объясняется пониженной прочностью инструмента, обусловленной малыми размерами рабочей части метчика, затруднением подвода смазочно-охлаждающих технологических средств (СОТС) в зону резания, а также увеличением количества реверсных ходов при обработке одного отверстия. Установлено, что объема стружечных канавок используемого метчика недостаточно для пакетирования образовавшейся стружки при нарезании резьбы сверхмалых диаметров [5]. Это приводит к заклиниванию инструмента и его последующей поломке. Кроме того, при таких размерах метчика сечение среза соизмеримо с радиусом закругления режущих кромок инструмента (R ≈ 0,01мм). В этих условиях осуществляется процесс микрорезания, который разделяется на: -  процесс непосредственно резания;- упругопластическое подминание слоя обрабатываемого материала. Это приводит к увеличению силы и ужесточению условий резания [6]. Процессы наростообразования ведут к увеличению фактического радиуса закругления режущих кромок метчика и интенсификации упругопластической деформации обрабатываемого слоя. Все эти процессы приводят к резкому увеличению момента резания и поломке режущего инструмента. Для её предотвращения необходимо при нарезке резьбы осуществлять реверс инструмента после каждого его рабочего оборота.  Способы повышения надежности процесса Исследование по изысканию способов увеличения надежности процесса разьбонарезания в отверстиях сверхмалого диаметра показало бесполезность использования для этих целей смазочно-охлаждающих технологических средств (СОТС) и износостойких покрытий, наносимых на режущий инструмент. Стоит отметить, что при нарезании резьбы в отверстиях больших размеров (М8 и более) данные способы показали свою высокую эффективность. Для повышения надёжности резьбонарезания в отверстиях малого диаметра предложено применение лезвийной анодно-механической обработки, заключающейся в том, что в момент обработки отверстия подаётся раствор электролита, а на деталь с режущим инструментом подаётся постоянный ток с целью растворения сходящей стружки непосредственно в стружечных канавках метчика [7]. Данный метод является комбинированным видом обработки [8], сочетающим одновременное механическое и электрохимическое воздействие на снимаемый слой обрабатываемого материала. Для этих целей к зоне резания подводится по специальной схеме электрическое поле и подается раствор электролита. В зависимости от поставленных задач один полюс (в нашем случае положительный) подключается к заготовке, второй (отрицательный) подключается к электроду специальной конструкции. В нашем случае он представляет четыре металлические иглы, расположенные под углом (~ 15-20°) относительно оси используемого металла. Напряжение подается после того, как состоялось касание заготовки и режущего инструмента.В результате этого, в процессе механического воздействия происходит отделение стружки от обрабатываемой заготовки и ее последующее анодное растворение под воздействием электрического поля.Используемая схема обработки предполагает последовательное воздействие на обрабатываемую заготовку, сначала механическое с образованием стружки, затем сразу электрохимическое анодное растворение в среде электролита сходящей стружки непосредственно на рабочих поверхностях инструмента [9]. Такое воздействие приводит к уменьшению объема стружки в стружечных канавках инструмента и отсутствию нароста на вершине режущего клина. Последнее предотвращает увеличение радиуса закругления режущих кромок инструмента. Суммарно это позволяет значительно снизить усилия резания и уменьшить возникающий момент резания.Таким образом, в процессе нарезания резьбы в отверстии малых диаметров сначала происходит отделение стружки под влиянием механического воздействия, стружка пакетируется в стружечных канавках и под влиянием подаваемого электролита и электрического тока частично растворяется, изменяясь в объёме, что приводит к её сегментированию и дальнейшему удалению из зоны резания под воздействием СОТС.    Исследование надежности процесса резьбонарезания В данном исследовании была выполнена наработка до отказа по 100 метчиков М1,4х0,3 при обработке резьбовых отверстий стандартным способом и с применением лезвийной анодно-механической обработкой. Испытания проводились на заготовках из алюминиевого сплава АМг6 толщиной 6 мм. Контролировалось количество отверстий, обработанных каждым метчиком, получаемая при этом резьба соответствовала требуемым точностным характеристикам. На основании методических указаний, описанных в ГОСТ Р МЭК 61124-2016, ГОСТ Р МЭК 60605-6-2007, выполнен расчёт основных показателей надёжности, а также на основании ГОСТ Р МЭК 61650-2007 проведён сравнительный анализ постоянных интенсивностей отказов при стандартных методах обработки и с применением анодно-механической обработки. В табл. 1, 2 показаны результаты проведённых экспериментов и расчёт показателей надёжности.  Таблица 1Результаты проведённых экспериментов и основные показатели надёжности при нарезании резьбы метчиками М1,4х0,3 стандартным способомtiNriTin(t)P(t)f(t)λ(t)110001000100201000100329820,980,020,020439550,950,030,0325590100,90,050,0566783170,830,070,0847974260,740,090,12281064360,640,100,15691153470,530,110,208101241590,410,120,293111328720,280,130,464∑ 72826  0,72  Таблица 2Результаты проведённых экспериментов и основные показатели надёжности при нарезании резьбы метчиками М1,4х0,3 с применением анодно-механической обработкиtiNriTin(t)P(t)f(t)λ(t)110001000100201000100301000100401000100501000100601000100701000100819910,990,010,010929730,970,020,0211029550,950,020,0211139280,920,030,03312488120,880,040,04613583170,830,050,06014677230,770,060,078∑ 231331  0,080,084Здесь: ti – порядковый номер обрабатываемого отверстия; N – число метчиков в выборке; ri – число отказов метчиков на отверстие ti; Ti – число обработанных отверстий; n(t) – суммарное число отказавших метчиков к ti; P(t) –вероятность безотказной работы метчиков; f(t) – плотность распределения наработки до отказа; λ(t) –интенсивность отказов.  Анализ рис. 1а, на котором изображён график вероятности безотказной работы метчиков показывает, что вероятность безотказной работы метчиков при обработке резьбовых отверстий малых диаметров с применением лезвийной анодно-механической обработкой выше по сравнению со стандартными видами обработки. В свою очередь, гамма - процентный ресурс, установленный в соответствии с рекомендациями    ГОСТ Р МЭК 60605-6-2007, равный 87%. При этом, стандартным методом обработки будет нарезано 5 резьбовых отверстий, а с применением анодно-механической обработкой 12 резьбовых отверстий. Анализ графиков на рис. 1б,в показывает, что плотность распределения наработки до отказа и интенсивность отказов меньше при использовании анодно-механической обработки по сравнению со стандартными методами обработки. Это свидетельствует о том, что использование лезвийной анодно-механической обработки значительно увеличивает надежность процесса резьбонарезания метчиками в отверстиях сверхмалых диаметров.  а)б)в)Рис. 1. Графики показателей надёжности: а) P(t) вероятностьбезотказной работы метчиков; б) f(t) – плотность распределения наработки до отказа; в) λ(t) – интенсивность отказов Выводы Проведённые исследования позволили сделать следующие выводы.Применение метода лезвийной анодно-механической обработки позволило значительно увеличить надежность процесса резьбонарезания метчиками в отверстиях сверхмалых диаметров ресурс инструмента при обработке резьбовых отверстий малых диаметров, уменьшить число отказов и увеличить количество обработанных отверстий единичным метчиком.Обеспечена стабильность изготовления резьбовых отверстий малого диаметра в деталях из алюминиевого сплава в условиях АМО, что позволит перевести обработку на многофункциональные обрабатывающие центры.</p>
 </body>
 <back>
  <ref-list>
   <ref id="B1">
    <label>1.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Подураев, В.Н. Резание труднообрабатываемых материалов / В.Н. Подураев. - М.: Высшая школа, 1975. - 590 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Poduraev, V.N. Rezanie trudnoobrabatyvaemyh materialov / V.N. Poduraev. - M.: Vysshaya shkola, 1975. - 590 s.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B2">
    <label>2.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Таратынов, О.В. Анализ факторов, влияющих на надежность работы метчиков / О.В.Таратынов, О.И. Аверьянов, С.А. Толмачев  //  СТанки ИНструмент. - 1999. - № 8. - 59 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Taratynov, O.V. Analiz faktorov, vliyayuschih na nadezhnost' raboty metchikov / O.V.Taratynov, O.I. Aver'yanov, S.A. Tolmachev  //  STanki INstrument. - 1999. - № 8. - 59 s.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B3">
    <label>3.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Блинов,  Р.М.  Разработка  способов  удаления стружки  при  соответствующем  управлении  её формой с целью повышения надёжности работы метчиков при нарезании резьбы в глухих отверстиях: дис....  канд.  техн.  наук  /  Р.М. Блинов. - М, 2005. - 184 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Blinov,  R.M.  Razrabotka  sposobov  udaleniya struzhki  pri  sootvetstvuyuschem  upravlenii  ee formoy s cel'yu povysheniya nadezhnosti raboty metchikov pri narezanii rez'by v gluhih otverstiyah: dis....  kand.  tehn.  nauk  /  R.M. Blinov. - M, 2005. - 184 s.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B4">
    <label>4.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Евстигнеева,  О.Н.  Повышение  надёжности  работы  метчиков  при  нарезании  резьб  в  глухих отверстиях  конструкционно-технологическими методами: дис.… канд.  техн.  наук / О.Н. Евстигнеева. - Москва, 2003. - 136 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Evstigneeva,  O.N.  Povyshenie  nadezhnosti  raboty  metchikov  pri  narezanii  rez'b  v  gluhih otverstiyah  konstrukcionno-tehnologicheskimi metodami: dis.… kand.  tehn.  nauk / O.N. Evstigneeva. - Moskva, 2003. - 136 s.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B5">
    <label>5.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Куликов,   М.Ю.  Исследования   надёжности процесса резьбонарезания в отверстиях сверхмалого  диаметра / М.Ю. Куликов, М.В. Ягодкин // Известия Кабардино-Балкарского государственного университета. - 2015. - № 5. - С. 61-62.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Kulikov,   M.Yu.  Issledovaniya   nadezhnosti processa rez'bonarezaniya v otverstiyah sverhmalogo  diametra / M.Yu. Kulikov, M.V. Yagodkin // Izvestiya Kabardino-Balkarskogo gosudarstvennogo universiteta. - 2015. - № 5. - S. 61-62.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B6">
    <label>6.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Рыкунов, А.Н. Тонкое точение. Металлическая модель, режимные границы, физические особенности и технологические возможности процесса / А.Н. Рыкунов. - Рыбинск: РГАТА, 2003. - 258 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Rykunov, A.N. Tonkoe tochenie. Metallicheskaya model', rezhimnye granicy, fizicheskie osobennosti i tehnologicheskie vozmozhnosti processa / A.N. Rykunov. - Rybinsk: RGATA, 2003. - 258 s.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B7">
    <label>7.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Куликов,  М.Ю. Исследование влияния СОТС и АМО на надёжность процесса резьбонарезания в отверстиях сверхмалого диаметра / М.Ю. Куликов, М.В. Ягодкин, В.Е. Иноземцев // Вестник  Брянского государственного технического университета. - 2018. - №4. - С.18-23. -  https: //doi.org/10.30987/article_5b28d1942d3947.54309251.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Kulikov,  M.Yu. Issledovanie vliyaniya SOTS i AMO na nadezhnost' processa rez'bonarezaniya v otverstiyah sverhmalogo diametra / M.Yu. Kulikov, M.V. Yagodkin, V.E. Inozemcev // Vestnik  Bryanskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta. - 2018. - №4. - S.18-23. -  https: //doi.org/10.30987/article_5b28d1942d3947.54309251.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B8">
    <label>8.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Смоленцев, Е.В. Проектирование электрических и комбинированных методов обработки / Е.В. Смоленцев. - М.: Машиностроение, 2005. - 511 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Smolencev, E.V. Proektirovanie elektricheskih i kombinirovannyh metodov obrabotki / E.V. Smolencev. - M.: Mashinostroenie, 2005. - 511 s.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B9">
    <label>9.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Газизулин, К.М. Электрохимическая размерная обработка крупногабаритных деталей в пульсирующих рабочих средах / К.М. Газизулин. - Воронеж: ВГУ, 2002. - 243 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Gazizulin, K.M. Elektrohimicheskaya razmernaya obrabotka krupnogabaritnyh detaley v pul'siruyuschih rabochih sredah / K.M. Gazizulin. - Voronezh: VGU, 2002. - 243 s.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
  </ref-list>
 </back>
</article>
