Створення вітчизняного виробництва ріжучого інструменту для дорожньо-фрезерних машин

У статті наведені підсумки впровадження у виробництво результатів науково-технічного інноваційного проекту, затвердженого Постановою Президії НАН України від 24.06.04 р. № 176. Показана реальна можливість реалізації фундаментальних досліджень Інституту надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля в конкре...

Full description

Saved in:
Bibliographic Details
Date:2005
Main Authors: Новіков, М.В., Лукаш, В.А., Вировець, Л.М.
Format: Article
Language:Ukrainian
Published: Видавничий дім "Академперіодика" НАН України 2005
Subjects:
Online Access:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/2676
Tags: Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:Створення вітчизняного виробництва ріжучого інструменту для дорожньо-фрезерних машин / М.В. Новіков, В.А. Лукаш, Л.М. Вировець // Наука та інновації. — 2005. — Т. 1, № 3. — С. 112-117. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-2676
record_format dspace
spelling nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-26762025-02-23T17:15:53Z Створення вітчизняного виробництва ріжучого інструменту для дорожньо-фрезерних машин Создание отечественного производства режущего инструмента для дорожно-фрезерных машин Development of the domestic production of cutting tools for road-milling machines Новіков, М.В. Лукаш, В.А. Вировець, Л.М. Науково-технічні інноваційні проекти Національної академії наук України У статті наведені підсумки впровадження у виробництво результатів науково-технічного інноваційного проекту, затвердженого Постановою Президії НАН України від 24.06.04 р. № 176. Показана реальна можливість реалізації фундаментальних досліджень Інституту надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля в конкретній галузі виробництва. Розроблений авторами інструмент для дорожніх машин вітчизняного і закордонного виробництва дає змогу відмовитись від закупівлі імпортного дорогого інструменту і заощадити значні кошти. Ключові слова: дорожнє покриття, різець, фрезерування, сталь, твердий сплав, державка, вставка. В статье приведены итоги внедрения в производство результатов научно-технического инновационного проекта, утвержденного Постановлением Президиума НАН Украины от 24.06.04 г. № 176. Показана реальная возможность реализации фундаментальных исследований Института сверхтвердых материалов им. В.М. Бакуля в конкретной отрасли производства. Разработанный авторами инструмент для дорожных машин отечественного и заграничного производства дает возможность отказаться от закупок импортного дорогого инструмента и сэкономить значительные средства. Ключевые слова: дорожное покрытие, резец, фрезерование, сталь, твердый сплав, державка, вставка. The results are reported of implementation of scientific outcome resulted from the scientific and technical innovtion project authorized by the Order NÀS of Ukraine from 24.06.04 ¹ 176 are given. The realization of basic researches of Bàêul Institute of superhard materials by him(it) really shown in concrete branch of manufacture. The effective tool, developed by the author, for road machines foreign and fatherland and of manufacture allows to refuse purchases of the expensive tool and to save significant means. Keywords: road covering, cutter, milling, steel, hard alloy, holder, insert. 2005 Article Створення вітчизняного виробництва ріжучого інструменту для дорожньо-фрезерних машин / М.В. Новіков, В.А. Лукаш, Л.М. Вировець // Наука та інновації. — 2005. — Т. 1, № 3. — С. 112-117. — укр. 1815-2066 DOI: doi.org/10.15407/scin1.03.112 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/2676 uk application/pdf Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Ukrainian
topic Науково-технічні інноваційні проекти Національної академії наук України
Науково-технічні інноваційні проекти Національної академії наук України
spellingShingle Науково-технічні інноваційні проекти Національної академії наук України
Науково-технічні інноваційні проекти Національної академії наук України
Новіков, М.В.
Лукаш, В.А.
Вировець, Л.М.
Створення вітчизняного виробництва ріжучого інструменту для дорожньо-фрезерних машин
description У статті наведені підсумки впровадження у виробництво результатів науково-технічного інноваційного проекту, затвердженого Постановою Президії НАН України від 24.06.04 р. № 176. Показана реальна можливість реалізації фундаментальних досліджень Інституту надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля в конкретній галузі виробництва. Розроблений авторами інструмент для дорожніх машин вітчизняного і закордонного виробництва дає змогу відмовитись від закупівлі імпортного дорогого інструменту і заощадити значні кошти. Ключові слова: дорожнє покриття, різець, фрезерування, сталь, твердий сплав, державка, вставка.
format Article
author Новіков, М.В.
Лукаш, В.А.
Вировець, Л.М.
author_facet Новіков, М.В.
Лукаш, В.А.
Вировець, Л.М.
author_sort Новіков, М.В.
title Створення вітчизняного виробництва ріжучого інструменту для дорожньо-фрезерних машин
title_short Створення вітчизняного виробництва ріжучого інструменту для дорожньо-фрезерних машин
title_full Створення вітчизняного виробництва ріжучого інструменту для дорожньо-фрезерних машин
title_fullStr Створення вітчизняного виробництва ріжучого інструменту для дорожньо-фрезерних машин
title_full_unstemmed Створення вітчизняного виробництва ріжучого інструменту для дорожньо-фрезерних машин
title_sort створення вітчизняного виробництва ріжучого інструменту для дорожньо-фрезерних машин
publisher Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
publishDate 2005
topic_facet Науково-технічні інноваційні проекти Національної академії наук України
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/2676
citation_txt Створення вітчизняного виробництва ріжучого інструменту для дорожньо-фрезерних машин / М.В. Новіков, В.А. Лукаш, Л.М. Вировець // Наука та інновації. — 2005. — Т. 1, № 3. — С. 112-117. — укр.
work_keys_str_mv AT novíkovmv stvorennâvítčiznânogovirobnictvarížučogoínstrumentudlâdorožnʹofrezernihmašin
AT lukašva stvorennâvítčiznânogovirobnictvarížučogoínstrumentudlâdorožnʹofrezernihmašin
AT virovecʹlm stvorennâvítčiznânogovirobnictvarížučogoínstrumentudlâdorožnʹofrezernihmašin
AT novíkovmv sozdanieotečestvennogoproizvodstvarežuŝegoinstrumentadlâdorožnofrezernyhmašin
AT lukašva sozdanieotečestvennogoproizvodstvarežuŝegoinstrumentadlâdorožnofrezernyhmašin
AT virovecʹlm sozdanieotečestvennogoproizvodstvarežuŝegoinstrumentadlâdorožnofrezernyhmašin
AT novíkovmv developmentofthedomesticproductionofcuttingtoolsforroadmillingmachines
AT lukašva developmentofthedomesticproductionofcuttingtoolsforroadmillingmachines
AT virovecʹlm developmentofthedomesticproductionofcuttingtoolsforroadmillingmachines
first_indexed 2025-11-24T03:15:57Z
last_indexed 2025-11-24T03:15:57Z
_version_ 1849639994354827264
fulltext 112 Інноваційні проекти Національної академії наук України © НАУКА ТА ІННОВАЦІЇ. 2005 *В роботі приймав участь провідний інженер О. В. Мельничук СТВОРЕННЯ ВІТЧИЗНЯНОГО ВИРОБНИЦТВА РІЖУЧОГО ІНСТРУМЕНТУ ДЛЯ ДОРОЖНЬО�ФРЕЗЕРНИХ МАШИН М. В. Новіков, В. А. Лукаш, Л. М. Вировець* Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, Київ Надійшла до редакції 08.04.05 Резюме: У статті наведені підсумки впровадження у виробництво результатів науково�технічного інноваційного проекту, затвердженого Постановою Президії НАН України від 24.06.04 р. № 176. По� казана реальна можливість реалізаціі фундаментальних досліджень Інституту надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля в конкретній галузі виробництва. Розроблений авторами інструмент для дорожніх машин вітчизняного і закордонного виробництва дає змогу відмовитись від закупівлі імпортного до� рогого інструменту і заощадити значні кошти. Ключові слова: дорожнє покриття, різець, фрезерування, сталь, твердий сплав, державка, вставка. М. В. Новиков, В. А. Лукаш, Л. М. Вировец. СОЗДАНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА ДЛЯ ДОРОЖНО�ФРЕЗЕРНЫХ МАШИН. Резюме: В статье приведены итоги внедрения в производство результатов научно�технического ин� новационного проекта, утвержденного Постановлением Президиума НАН Украины от 24.06.04 г. № 176. Показана реальная возможность реализации фундаментальных исследований Института сверхтвердых материалов им. В. Н. Бакуля в конкретной отрасли производства. Разработанный авто� рами инструмент для дорожных машин отечественого и зарубежного производства позволяет отка� заться от закупок дорогостоящего импортного инструмента и съэкономить значительные средства. Ключевые слова: дорожное покрытие, резец, фрезерование, сталь, твердый сплав, державка, вставка. N. V. Novikov, V. A. Lukash, L. N. Virovets. DEVELOPMENT OF THE DOMESTIC PRODUTION OF CUTTING TOOLS FOR ROAD�MILLING MACHINES. Abstract: The results are reported of implementation of scientific outcome resulted from the scientific and technical innovtion project authorized by the Order NАS of Ukraine from 24.06.04 № 176 are given. The realization of basic researches of Bакul Institute of superhard materials by him(it) really shown in concrete branch of manufacture. The effective tool, developed by the author, for road machines foreign and father� land and of manufacture allows to refuse purchases of the expensive tool and to save significant means. Keywords: road covering, cutter, milling, steel, hard alloy, holder, insert. Наука та інновації.2005.Т 1.№ 3.С. 112–117. 113НАУКА ТА ІННОВАЦІЇ. № 3, 2005 Інноваційні проекти Національної академії наук України Вирішення сучасних проблем матеріалознав� ства відбувається в трьох напрямках. Про� довжується пошук нових елементів та вив� чення глибинного фізико�хімічного стану ре� човин, що складають класичну основу. Роз� виток експериментальної техніки спричиняє поглиблення фундаментальних досліджень структурного стану особливо різних сполук, композитів та тонкоплівкових структур. Цей напрямок отримав загальну назву як “нано� структурні дослідження”. Вони ведуть до створення новітніх технологій формування конче потрібних технічних елементів елек� троніки, біомеханіки, медтехніки тощо. Потребують також актуального вирішен� ня технічні проблеми створення сучасних ма� шин, механізмів, технологічного обладнання для галузей економіки широкомасштабного значення. В Україні до таких галузей можна віднести будівництво, породоруйнування, обробку природного каменю, металообробку в машинобудуванні. Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Ба� куля входить до групи комплексних науково� дослідницьких установ, які вирішують прин� ципові питання сучасного матеріалознавства. Учені інституту працюють над створенням нових матеріалів з використанням екстре� мально високих технологічних параметрів – надвисоких тисків та надвисоких темпера� тур. Вивчається на нанорівні природа над� твердого стану матеріалів у поєднанні з над� провідністю, надтеплопровідністю, винятко� вими антифрикційними, антикорозійними, напівпровідниковими властивостями. Є в інституті досягнення світового рівня. Але ми у нашій публікації зупинимось на вирішенні завдань, вкрай необхідних для сьогочасних економічних потреб України. Прискорена автомобілізація України ви� магає активного розвитку шляхової мережі країни, поліпшення і ремонту існуючих доріг з твердим покриттям. Щорічно в Україні під� лягає ремонту близько 40 тис. км доріг з твердим покриттям. Однією з найбільш тру� домістких операцій при цьому є видалення пошкодженого чи деформованого верхнього шару дорожнього покриття з метою укладан� ня на його місце нового. На жаль, здійснюється це в Україні не вітчизняною технікою, а за допомогою до� рожньо�фрезерних машин виробництва відо� мих іноземних фірм "Wirtgen", "Bоbkett", "Katarpillar". В Києві для цих цілей викорис� товується дві великі барабанні фрези і 14 ма� лих машин "Bоbkett". На підприємствах Ук� равтодору кількість дорожньої техніки вказа� них фірм становить 160 одиниць, із них 30 ве� ликих фрез фірми "Wirtgen". Останнім часом подібні машини ("КРОКУС") почало випус� кати і одне з вітчизняних підприємств (Горо� доцький механічний завод). На даний час підприємства обласних Укравтодорів уже ма� ють 12 таких дорожніх машин і в подальшо� му виробництво їх буде збільшуватись. Як породоруйнівний інструмент на вка� заних машинах, в тому числі і вітчизняних, використовуються дорожні різці з вольфра� мо�кобальтових твердих сплавів, подібні до вітчизняних різців обертового типу, що за� стосовуються в гірничій промисловості. Ліде� ром у створенні і виготовленні дорожніх різців є фірма "BETEK" (Німеччина). Основ� ним постачальником цього інструменту в Ук� раїну відповідно до ексклюзивної угоди з ви� робником є також німецька фірма "Wirtgen", яка є одним із найбільших у світі виробни� ком дорожньо�фрезерних машин. Ще донедавно усі користувачі дорожньої техніки повинні були звертатися до послуг зарубіжних постачальників, тому правомірно постало питання, а чи не може вітчизняне ви� робництво та наш науково�технічний по� тенціал конкурувати з відомими виробника� ми, адже імпортний інструмент дорогий, а потреба в ньому досить значна. Минулого року, зважаючи на бага� торічний успішний досвід у створенні та ви� 114 Інноваційні проекти Національної академії наук України НАУКА ТА ІННОВАЦІЇ. № 3, 2005 готовленні породоруйнівного інструменту для гірничої галузі, Інститут надтвердих ма� теріалів НАН України взявся за вирішення проблеми розробки інструменту для дорож� ньо�фрезерних машин. Президія НАН Ук� раїни видала Постанову за №176 від 24.06.2004 р. про виконання науково�тех� нічного проекту "Розробка та налагодження виробництва інструменту для будівництва та ремонту автошляхів України". З аналізу роботи дорожніх різців випли� ває, що основною причиною виходу їх з ладу є абразивне зношування твердого сплаву. Аб� разивне зношування інструменту відбува� ється при руйнуванні наповнювача асфаль� тобетону, який в основному представлений такими міцними породами, як граніт, діабаз, піщаник і т. ін. Тому при виборі матеріалу для оснащення дорожніх різців важливо було оптимізувати на сучасному технологічному рівні структурні особливості твердосплавно� го виробу, забезпечити зносостійкість поши� рених марок твердого сплаву саме при взає� модії його з такими наповнювачами. Для проведення досліджень зносостій� кості була використана спеціальна методика і лабораторний стенд, в основу якого закладе� на так звана "перевернута схема", коли до� слідний зразок інструментального матеріалу залишається нерухомим, а обертається по� родний керн. Це дає змогу не тільки постійно контролювати зношування зразка твердого сплаву, а і температуру його нагрівання, що є важливим при виборі оптимальних режимів роботи інструмента. При порівнянні зносостійкості різних марок твердого сплаву, які застосовуються для руйнування гірських порід, виявилося, що найбільш придатним для ефективного руйнування асфальтобетонного масиву є сплав вольфрамо�кобальтової групи, який складається з твердих надміцних включень зерен карбіду вольфраму, пов'язаних матри� цею пластичного кобальту в межах 6–10 % від загального об'єму. Досвід використання гірничого породо� руйнівного інструменту підказав, що не мож� на обмежуватись одним складом та структу� рою різців для всіх випадків застосування. Адже ефективність застосування залежить завжди від стану за часом, типу та реальної міцності асфальтобетонного покриття. Чим міцніший асфальтобетон фрезерується, тим більше навантаження формується на інстру� менті, тим більші значення складових зусиль різання і подачі повинні сприйматися твер� досплавною вставкою. Складова зусилля рі� зання, яка діє на інструмент соосно чи під не� великим кутом до його осі, веде до зростання в твердосплавній вставці напружень стискан� ня. Ці напруження не становлять небезпеки для міцності інструмента до рівня 250–350 кг/мм2 в залежності від марки твер� дого сплаву. Формується ж ця складова пере� важно за рахунок зусилля подачі. Водночас, зусилля різання впливає переважно на вели� чину згинального моменту, що створює у вставці розтягуючі напругження, до яких твердий сплав значно чутливіший. Величина згинального моменту на вставці залежить не тільки від зусилля різання, а й від розміру вильоту самої вставки. Звідси й витікає не� обхідність при розробці конструкції та форм інструменту для високоміцних асфальтобе� тонів використовувати вставки твердого сплаву зі зменшеним вильотом. З урахуванням результатів механічних розрахунків, добору структури матеріалу, комплексних даних лабораторних дослі� джень та особливостей амортизації інстру� ментів різного походження були запропоно� вані три типоряди дорожніх різців, оснаще� них твердосплавними вставками різних форм і розмірів. Вони призначаються, від� повідно, для руйнування асфальтобетонів ви� сокої, середньої і нижче середньої міцностей. З великої кількості існуючих у світовій практиці конструктивних рішень ріжучого 115НАУКА ТА ІННОВАЦІЇ. № 3, 2005 Інноваційні проекти Національної академії наук України інструменту для дорожньо�фрезерних машин найбільш вдалим, за результатами наших аналізів, є конструкція різця у вигляді скла� дової одиниці з трьох елементів: власне різця, що складається із твердосплавної вставки 1 і стальної державки 2, захисного кільця 3 і розрізної пружинної втулки 4 (рис. 1). Пру� жинна втулка служить елементом опори ков� зання різець–різцетримач. Нормальна робота цієї підшипникової пари можлива лише за умови, що до неї не будуть потрапляти за� лишки матеріалу від руйнування, інакше різець перестане обертатися і катастрофічно швидко вийде з ладу. Захист підшипника ков� зання від забруднення здійснюється спе� ціальним захисним кільцем. Воно ж сприй� має на себе зусилля подачі і різання. Державки дорожніх різців у процесі ро� боти зазнають великих силових навантажень від зусиль різання, що носять динамічний ха� рактер, ударів внаслідок переривчатого типу різання та дії згинального моменту. Тому ця частина ріжучого інструменту повинна мати високу міцність і достатню ударну в'язкість серцевини. Практика застосування інструменту в гірничій промисловості свідчить, що най� частіше для виготовлення породоруйнівного інструменту використовують сталі типу 30ХГСНА, 35ХГСА і 45ХН2МФА. Найкра� щою з них за сукупністю властивостей є сталь 35ХГСА, здатна до ізотермічного гартування. Воно проводиться шляхом охолодження нагрітих до температури 870–890 °С деталей в розплаві солей гідроокисів натрію і калію при температурі близько 300 °С. Можливість вести гартування при такій високій темпера� турі особливо важлива тому, що при різкому охолодженні (навіть в підігрітому мастилі) у твердому сплаві виникають мікротріщини – зародки майбутніх поломок. Дослідним шляхом був уточнений ре� жим термічної обробки дорожніх різців. Для гартування використовувалося тепло від на� грівання при паянні твердосплавної вставки в державку. Після паяння різець охолоджу� вався декілька секунд на повітрі і занурю� вався в селітрову ванну, температура розпла� ву солей в якій контролювалася і підтриму� валася автоматично. Підданий термообробці різець отримував комплекс таких важливих властивостей, як висока міцність і твердість державки в зоні гартування при в'язкій сер� цевині, що має велике значення для підви� щення стійкості стальної державки проти аб� разивного зношування, а також стійкості її при динамічному навантаженні в процесі різання. Відомо, що процес структурних перетво� рень при гартуванні сталей протікає з утво� ренням такої складової, як мартенсит, і су� проводжується збільшенням об'єму матері� алу. Це фізичне явище призводить до певно� го збільшення розмірів пазів в державках, ви� конаних під твердосплавні вставки, і тим са� мим сприяє зменшенню залишкових техно� логічних напружень від паяння. Підсумовуючи вищевикладене про вибір сталі для дорожніх різців, слід зазначити, що застосування середньолегованих сталей 35ХГСА і 45ХН2МФА дає можливість досяг� ти приблизно однакових експлуатаційних результатів. Але остання марка сталі через наявність у своєму складі нікелю є значно до� рожчою. Тому рекомендованою маркою сталі для виготовлення дорожніх різців став хро� мансил 35ХГСА. Виготовлення захисного кільця і пру� жинної втулки дорожнього різця здійснюєть� Рис. 1. Дорожній різець у зібраному вигляді 116 Інноваційні проекти Національної академії наук України НАУКА ТА ІННОВАЦІЇ. № 3, 2005 ся за допомогою методів холодного штампу� вання. З цією метою були спроектовані і ви� готовлені окремі штампи: три однострумко� вих для виробництва втулок і один вирубний – для виготовлення кілець. З метою суттєвого зниження вартості різців було запропоновано виготовляти дер� жавки методом клинової прокатки, якому властивий високий коефіцієнт використання металу і який має перспективу повної авто� матизації. В процесі надання заготовкам потрібної форми у них здійснюється поз� довжня переорієнтація зовнішніх волокон і наклеп верхнього шару металу. Виготовлені по цій технології державки здатні без пошко� джень витримувати значно більші наванта� ження на відміну від тих, що виготовляються методом механічної обробки на токарних верстатах. При прокатці заготовка, вирізана з круглого прутка діаметром, рівним макси� мальному діаметру державки, деформується двома плоскими плитами 1, на яких роз� міщується клиновий інструмент 2, за допо� могою якого і забезпечуються необхідні фор� ма та розміри державки. На рис. 2 показана схема виготовлення одночасно двох держа� вок методом поперечно�клинової прокатки. Зазвичай дорожні різці поставляються замовникові у відповідній тарі повністю під� готовленими для установки на фрезерний ба� Рис. 2. Схема поперечно�клинової прокатки Рис. 3. Загальна (технологічна) схема організації серійного виробництва дорожніх різців 117НАУКА ТА ІННОВАЦІЇ. № 3, 2005 Інноваційні проекти Національної академії наук України рабан, тобто у зібраному вигляді. Встанов� лення пружинної втулки на хвостовик різця не становить труднощів, проте надягання на втулку захисного кільця потребує спеціаль� ної оснастки. Для механізації цього процесу розроблений оригінальний пристрій, основу конструкції якого складає здвоєний чотири� ланковий коромисло�шатунний механізм, виконаний симетрично відносно центральної осі, на якій встановлюється різець з уже на� дягненою пружинною втулкою. Механізм приводиться в рух ножним приводом і не по� требує значних зусиль для роботи. Як показано вище, дорожній різець скла� дається із декількох окремих деталей. При цьому кожна з них потребує своїх матеріалів, обладнання і технологій для виготовлення, що в свою чергу вимагає розробки багатьох технологічних переходів та відповідних нор� мативних документів, необхідних для ор� ганізації масового виробництва різців. Ос� новними технологіями виготовлення різців є процес паяння твердосплавної вставки та ізо� термічного гартування (одночасно з викори� станням тепла від паяння) державки різця, виготовлення і термічної обробки пружинної втулки і захисного кільця, дробоструминної обробки всіх деталей після термообробки, а також їх лужного оксидування. Заключний документ, необхідний для постановки різців на масове виробництво, цє розроблені технічні умови (ТУ У 28.5�054 17377�132� 2004). Загальна (технологічна) схема ор� ганізації серійного виробництва дорожніх різців наведена на рис. 3. Таким чином, можна констатувати, що Інститут надтвердих матеріалів НАНУ в ко� роткий термін успішно вирішив усі етапи за� вдання впровадження наукових результатів у практику серійного виготовлення інстру� ментів, потрібних для дорожньо�фрезерних машин. Починаючи з другого кварталу 2005 року створене вітчизняне серійне вироб� ництво дорожніх різців по замовленнями мо� же задовольнити всі потреби користувачів в Україні. Економічний ефект від широкого їх застосування та скорочення закупки значно дорожчих імпортних різців буде безпереч� ним. Автори висловлюють подяку керів� ництвам комунальної корпорації "Київавто� дор" та підприємства КАТП 273901 за плідну співпрацю і допомогу при впровадженні ре� зультатів проекту.