А. М. Газалиев ректор, академик нан рк, д

Раздел «Машиностроение. Металлургия» 
гается  обработке  фрикционным  сверлением,  так  как 
температуру его плавления можно достичь только при 
n
 
≥
 
3000 об/мин. 
На  рисунке  8  показано  тепловое  состояние  кон-
тактной зоны в процессе фрикционного сверления.  
На рисунке 8 красные зоны – а означают расплав-
ление  поверхностного  слоя  заготовки  (в  пределах 
1350-
1550°С), зоны б и в имеют после рекристаллиза-
ционное  состояние  (в  пределах  780-1160°С),  зоны  г 
соответствуют  температуре  до  рекристаллизации  (в 
пределах  620-780°С).  Из  рисунка  видно,  что  не  по 
всей контактной зоне достигнута температура плавле-
ния, она локализована только в зоне а, это объясняет-
ся  тем,  что  обрабатываемая  поверхность  в  процессе 
обработки  подвергается  циклическому  нагреву-
охлаждению за счет импульсного охлаждения.  
 
 
Рисунок 5 – Распространение теплового потока в процессе фрикционного сверления  
при n = 2500 об/мин, s = 0,2 мм/об 
 
 
Рисунок 6 – Распространение теплового потока в процессе фрикционного сверления  
при n = 3000 об/мин, s = 0,2 мм/об 
1  2016 
31 
 

 
 
Рисунок 7 – Распространение теплового потока в процессе фрикционного сверления  
при n = 3500 об/мин, s = 0,2 мм/об 
 
 
Рисунок 8 – Тепловое состояние контактной зоны в процессе фрикционного сверления 
 
Выводы 
 
1. 
Распределение  теплоты между инструментом и 
заготовкой  зависит  от  частоты  вращения  металличе-
ского диска и скорости подачи заготовки, материалов 
диска и обрабатываемой заготовки.  
2. 
Для  рационального  использования  теплоты 
необходимо  обеспечить  её  управление  в  процессе 
резания,  для  этого  необходимо  создать  условия,  при 
которых объем пластически деформируемого металла 
становился  бы  минимальным  на  единицу  длины  ре-
жущего лезвия диска. 
3. 
Установлено, что при обработке стали 30 фрик-
ционным  сверлением  распространение  теплового 
потока  в  контакте  инструмент-заготовка  имеет  более 
равномерный характер и составляет 1000-1250°С. 
4. 
Результаты  исследования  распространения 
теплового  потока  в  контакте  инструмент-заготовка 
показали,  что  сталь  30  легко  подвергается  обработке 
фрикционным  сверлением,  так  как  температуру  ее 
плавления можно достичь только при n≥3000 об/мин. 
5. 
Сходимость 
полученных 
результатов 
с 
экспериментальными данными составляет 90-95%, что 
подтверждает применимость программы DEFORM 3D 
для  исследования  тепловых  явлений  в  процессе  тер-
мофрикционного сверления конструкционных сталей. 
32 
Труды университета 
 

Раздел «Машиностроение. Металлургия» 
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
 
1. 
Кузнецов В.Д. Физика резания и трения металлов и кристаллов. – М., 1977. – 310 с. 
2.  Sikhimbayev M.R., Sherov K.T. and other / Experimental Studies of Stabilization of Boring Cutter Form-Building Top Oscilla-
tion // Journal of Vibroengineering. The Lithuanian Academy of Sciences. – Kaunas, June 2012, Volume 14, Issue 2(792), – pag-
es 661-670.  
3.  Sikhimbayev M.R., Sherov K.T. and other / The Development and Analysis of the Machining Attachments for the Decrement of 
Oscillations of a Boring Bar in the Process of the Refinement of High-Accuracy Apertures // Journal of Vibroengineering. The 
Lithuanian Academy of Sciences. – Kaunas, March 2014, Volume 16, Issue 2(1214), – pages 1022-1032. 
4. 
Жарков И.Г. Вибрации при обработке лезвийным инструментом. – М., 1986. – 186 c. 
5. 
Балакин В.А. Трение и износ при высоких скоростях скольжения. – М.: Машиностроение, 1980. – 136 с. 
6. 
Покинтелица Н.И., Плахотник В.А. Температурные условия деформирования при термофрикционной обработке деталей 
// Вестник СевНТУ. Вып. 107. 2010. – С. 179-182. 
7. 
Резников А.Н., Резников Л.А. Тепловые процессы в технологических системах. – М.: Машиностроение, 1990. – 288 с. 
8. 
Шеров К.Т., Мусаев М.М. Термофрикциялық өңдеудің тағы бір технологиялық мүмкіндігі туралы // Труды университета. 
– 
Караганда: Изд-во КарГТУ, 2011. – №4(45). – С. 33-36. 
 
 
УДК 658.56:621.01
 
 
Оценка качества машиностроительной 
продукции методом таксономии
 
 
Г.С. ЖЕТЕСОВА, д.т.н., профессор, зав. кафедрой ТОМиС, 
А.Ш. ЖУНУСОВА, ст. преподаватель,  
А.Н. НАЖМИДЕНОВА, студентка гр. СТ-12-1П
, 
Карагандинский государственный технический университет, кафедра ТОМиС 
 
Ключевые слова: вроцлавская таксономия, таксономический метод, оптимальный дендрит, уровень каче-
ства, показатель, упорядочение, скопление i-го порядка. 
 
аксономические  методы  оценки  качества  состав-
ляют  основное  содержание  таксономической  ква-
лиметрии как специальной квалиметрии.
 
Название  таксономических  методов  происходит 
от двух греческих слов: «таксис» (расположение, по-
рядок) и «номос» (закон, правило, принцип) [1].  
Основным понятием, используемым в таксономи-
ческих  методах,  является  таксономическое  расстоя-
ние.  Это 
– 
расстояние  между  точками  многомерного 
пространства,  исчисляемое  чаще  всего  по  правилам 
аналитической  геометрии.  Размерность  пространства 
определяется  числом  признаков,  характеризующих 
единицы  изучаемой  совокупности.  Таким  образом, 
таксономическое  расстояние  исчисляется  между  точ-
ками-единицами,  расположенными  в  многомерном 
пространстве.  Исчисленные  расстояния  позволяют 
определить  положение  каждой  точки  относительно 
остальных точек и определить её место во всей сово-
купности,  что  делает  возможным  их  упорядочение  и 
классификацию [2].  
Вроцлавские математики разработали так называ-
емый  метод  дендритов,  именуемый  также  вроцлав-
ской  таксономией,  при  котором  точки  многомерного 
пространства проецируются на плоскость, чем дости-
гается  нелинейное  упорядочение  изучаемых  элемен-
тов.  Авторы  этого  метода  определяют  дендрит  как 
ломаную,  «…  которая  может  разветвляться,  но  не 
может  содержать  замкнутых  ломаных,  и  такая,  что 
любые две точки множества Z ею соединены».  
Прежде  чем  прибегнуть  к  помощи  методов  срав-
нительного  анализа  в  таксономической  квалиметрии, 
необходимо  выполнить  определенные  преобразова-
ния,  независимо  от  того,  будут  ли  использоваться 
таксономические  процедуры.  Исходным  шагом  явля-
ется формирование матрицы наблюдений. Эта матри-
ца содержит полную характеристику изучаемого мно-
жества [3]. 
Допустим, у нас имеется множество из ω элемен-
тов,  описываемых  n  признаками;  тогда  каждую  еди-
ницу  можно  интерпретировать  как  точку  n-мерного 
пространства  с  координатами,  равными  значениям  n 
признаков  для  рассматриваемой  единицы.  Вышеука-
занную матрицу наблюдений можно представить сле-
дующим образом: 
 
11
12
1
1
21
22
2
2
1
2
1
2
...
...
...
...
...
...
...
...
...
...
,
...
...
...
...
...
...
...
...
...
...
k
n
k
n
i
i
ik
in
k
n
x
x
x
x
x
x
x
x
X
x
x
x
x
x
x
x
x
ω
ω
ω
ω
=
 
(1) 
где ω 
– 
число единиц; 
n 
– 
число признаков; 
x
ik
 
– 
з
начение признака k для единицы i. 
Рассмотрим  метод  вроцлавской  таксономии  на 
примере  крана  мостового  электрического  двухбалоч-
ного траверсного Q = 10т А7. Прежде чем прибегнуть 
к помощи методов сравнительного анализа в таксоно-
Т
 
1  2016 
33 
 

 
мической  квалиметрии,  необходимо  сформировать 
матрицу наблюдений. Эта матрица содержит числен-
ные  значения  определяющих  единичных  показателей 
оцениваемого  крана  мостового  электрического  двух-
балочного  траверсного  типа  Q  =  10т  А7  и  четырех 
образцов-аналогов  кранов  мостовых  электрических 
двухбалочных траверсных различного типа. Значения 
показателей качества оцениваемого изделия и четырех 
образцов-аналогов приведены в таблице 1 [4]. 
Сформируем по данным таблицы матрицу наблю-
дений согласно (1) , в столбцах которой расположены 
одноименные показатели, в строках – все определяю-
щие  единичные  показатели  одного  из  образцов-
аналогов: 
10
12
22, 5
14
74, 4
33
5
10
18
12
76
48
.
5
6, 3
22, 5
7,8
30
19,8
5
12
16, 5
7,8
30
20
10
12
16, 5
12
52,8
33
X
=
 
Признаки,  включенные  в  матрицу  наблюдений, 
неоднородны,  поскольку  описывают  разные  свойства 
объектов, кроме того, различаются их единицы изме-
рения. Поэтому надлежит выполнить предварительное 
преобразование,  которое  заключается  в  стандартиза-
ции  признаков.  Это  преобразование  производится  в 
соответствии  с  формулой  (2).  Для  начала  определим 
среднее  арифметическое  значение 
k
x  
признака  k  по 
формуле  (3),  численные  значения  одноименных  при-
знаков приведены в столбцах матрицы. Далее вычис-
лим стандартное отклонение S
k
 
признака k по формуле 
(4): 
 
,
ik
k
ik
k
x
x
z
s
−
=
 
(2) 
причем: 
 
1
1
,
k
ik
i
x
x
ω
ω
=
=
∑
 
(3) 
 
(
)
1
2
2
1
1
,
k
k
ik
i
s
x
x
ω
ω
=


=
−




∑
 
(4) 
где k 
– 
1,2, …, n;  
x
ik
 
– 
значение признака k для единицы i;  
k
x  
– 
среднее арифметическое значение признака k; 
s
k
 
– 
стандартное отклонение признака k; 
z
ik
 
– 
стандартизованное значение признака k для 
единицы i. 
По полученным численным значениям стандарти-
зованных признаков получим матрицу вида: 
1, 22
0, 7
1, 2
1, 6
1, 08
0, 21
0,82
0, 2
0, 44
0, 62
1,16
1, 65
.
0,82
1,87
1, 2
1, 42
1,12
1, 05
0,82
0, 7
1
1, 42
1,12
1, 03
1, 22
0, 7
1
0, 62
0, 008
0, 21
X
−
−
−
= −
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
 
После стандартизации переменных перейдем к за-
ключительной процедуре – расчету элементов матри-
цы  расстояний  с  учетом  всех  элементов  матрицы 
наблюдений,  используя  среднюю  абсолютную  раз-
ность значений признаков согласно (5): 
 
1
1
,
n
rs
rk
sk
k
c
z
z
n
=
=
−
∑
 
(5) 
где r, s = 1,2, …, ω. 
В результате получаем матрицу расстояний (6): 
 
0
1,18
1,85
1, 78
0, 7
1,18
0
1, 72
1, 41 1, 02
.
1,85 1, 72
0
0, 78 1,87
1, 78 1, 41 0, 78
0
1, 07
0, 7
1, 02
1,87
1, 07
0
X
=
 
(6) 
Элементы этой матрицы служат основой для про-
ведения  исследований  с  помощью  таксономических 
процедур. 
Построение оптимального дендрита заключается в 
установлении  связей  между  аналогами,  наименее  от-
личающимися друг от друга. С этой целью из состав-
ленной  ранее  матрицы  расстояний  выбираются  еди-
ницы с близкими значениями признаков. Поиск таких 
единиц  проводится  путем  нахождения  наименьших 
чисел в каждом столбце (или строке) матрицы. Иско-
мые ближайшие единицы обозначены номерами строк 
(или  столбцов),  в  которых  находятся  наименьшие 
числа. Для этого немного изменим матрицу, перенеся 
ее элементы в таблицу 2, добавив строку  и столбец с 
порядковым  номером  каждого  образца.  В  результате 
крану  мостовому  электрическому  двухбалочному 
траверсному типа Q = 10т А7 присваиваем номер 1; Q 
= 5т А7 
присваиваем номер 
2; Q 
= 5т А3 – 3; Q = 5т А2 
– 4; Q 
= 10т А5 – 5. 
Приступим  к  построению  дендрита,  в  котором 
рассматриваемые двухбалочные краны представляют-
ся  графически  в  виде  кружочков  (со  вписанными  в 
них  порядковыми  номерами  аналогов),  связанных 
отрезками. 
 
Таблица 1 – Значения показателей качества оцениваемого изделия и образцов-аналогов 
Показатель качества 
Кран мостовой электрический двухбалочный траверсный 
Q 
= 10т А7 
Q 
= 5т А7 
Q 
= 5т А3 
Q 
= 5т А2 
Q 
= 10т А5 
Грузоподъёмность, т 
10 
5 
5 
5 
10 
Высота поъёма, м 
12 
10 
6,3 
12 
12 
Длина пролёта, м 
22,5 
18 
22,5 
16,5 
16,5 
Скорость главного подъёма, м/мин 
14 
12 
7,8 
7,8 
12 
Скорость передвижения крана, м/мин 
74,4 
76 
30 
30 
52,8 
Скорость передвижения тележки, м/мин 
33 
48 
19,8 
20 
33 
 
34 
Труды университета 
 

Раздел «Машиностроение. Металлургия» 
Таблица 2 – Таблица расстояний  
 
1 
2 
3 
4 
5 
1 
0 
1,18 
1,85 
1,78 
0,7 
2 
1,18 
0 
1,72 
1,41 
1,02 
3 
1,85 
1,72 
0 
0,78 
1,87 
4 
1,78 
1,41 
0,78 
0 
1,07 
5 
0,7 
1,02 
1,87 
1,07 
0 
 
Так как каждая строка представлена одним из об-
разцов-аналогов,  то  выбираем  наименьшее  число  в 
первой  строке,  которое  представлено  элементом 
c
15 
=
 
0,7. Далее  выбираем минимальное  значение  эле-
мента во второй строке, которое представлено элемен-
том  c
25 
=
 
1,02.  Аналогичным  образом  выбираем  сле-
дующие элементы: c
34 
=
 
0,78; c
43 
=
 
0,78; c
51 
=
 
0,7. 
Получились  следующие  сочетания  ближайших 
единиц (рисунок 1). 
 
 
Рисунок 1 
– 
Сочетания ближайших единиц 
 
Нетрудно заметить, что некоторые связи встреча-
ются дважды, например 1-5 и 5-1. Поскольку при по-
строении  дендрита  очередность  установления  связей 
не  играет  роли,  одно  из  повторяющихся  сочетаний 
всегда исключается. Это приводит к тому, что остают-
ся связи 1-5, 2-5 и 3-4, а связь 5-1 и 4-3 – отбрасыва-
ются. Для связей 1-5 и 2-5 характерно наличие едини-
цы, обозначенной номером 5, поэтому эти связи мож-
но объединить в один общий набор. В результате по-
лучаются  две  отдельные  конструкции,  называемые 
скоплениями 1-го порядка (рисунок 2). 
Полученные  скопления  не  удовлетворяют  основ-
ному  условию  дендрита,  а  именно  они  не  связаны  в 
единое целое. Поэтому очередная процедура, которую 
надлежит  теперь  выполнить,  заключается  в  нахожде-
нии наименьшего расстояния каждой единицы одного 
скопления от единиц остальных скоплений. Нахожде-
ние  ближайших  единиц  между  двумя  скоплениями  и 
объединение их в одно общее целое 
– 
последняя опе-
рация  в  данном  методе.  Тогда  дендрит  пятиэлемент-
ного множества выглядит так, как показано на рисун-
ке 3. 
 
 
 
Рисунок 2 
– 
Скопления первого порядка 
 
 
Рисунок 3 
– 
Дендрит, построенный на исследуемых 
проектах-аналогах 
 
Для  установления  базового  образца  была  подо-
брана группа аналогов, состоящая из четырех подоб-
ных образцов. Дендрит, построенный на исследуемых 
проектах-аналогах,  дал  наглядное  представление  о 
том,  что  по  совокупности  единичных  показателей 
оцениваемый образец, обозначенный номером 1, кран 
мостовой электрический двухбалочный траверсный Q 
= 10т А7 превосходит базовые образцы. 
Образцы, обозначенные номерами 2, 3, 4 и 5, не-
много уступают оцениваемому образцу. 
Метод особенно применим, когда имеется множе-
ство  аналогов,  что  составляет  трудность  в  выборе 
базового образца. 
В результате можно сделать вывод, что оценивае-
мый  кран  мостовой  электрический  двухбалочный 
траверсный Q = 10т А7 по совокупности всех опреде-
ляющих их признаков не уступают имеющимся анало-
гам. 
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
 
1. 
Дубров А.М., Мхитарян В.С., Трошин Л.И. Многомерные статистические методы: Учебник. – М: Финансы и статистика, 
2003. – 
352 с.  
2. 
Пономарев С.В., Мищенко С.В., Герасимов Б.И. Управление качеством продукции. Инструменты и методы менеджмен-
та качества: Учебное пособие. – М.: РИА «Стандарты и качество», 2005. – 248 с.  
3. 
Жетесова Г.С., Жунусова А.Ш., Бийжанов С.К. Квалиметрия: Учебник. – Караганда: КарГТУ, 2013. 
– 
195 с. 
4. 
СТ ТОО 1772-1930-Ф-л 
– 
84 
– 
021 
– 
2011. Краны мостовые электрические двухбалочные специального назначения. Тех-
нические условия. 
 
 
 
1  2016 
35 
 

 
УДК 621.784.4 
 
Влияние конструктивных параметров 
раскатника вращающегося на силу 
деформирования 
 
Я.Н. ОТЕНИЙ
1
, д.т.н., профессор,  
О.П. МУРАВЬЕВ
2
, к.т.н., доцент,  
Ю.О. ТКАЧЕВА
2
, доктор PhD,  
И.А. ЮРЬЕВА
2
, магистрант 2 курса,  
1
Камышинский технологический институт (Филиал ВолгГТУ), 
2
Карагандинский государственный технический университет, кафедра ТОМиС
 
 
Ключевые слова: раскатник центробежный, ролик, рычаг, сила деформирования, сила центробежная, глу-
бина упрочнения, шероховатость, радиус отверстия. 
 
оверхностное  пластическое  деформирование 
(ППД)  роликами  нашло  широкое  применение  в 
машиностроении при изготовлении многих изделий и 
предназначено  для  повышения  качества  поверхност-
ного слоя, которое в свою очередь определяет эксплу-
атационные свойства и несущую способность деталей 
машин. 
Для  раскатывания  применяют  многочисленные 
конструкции  деформирующего  инструмента.  Выбор 
оптимальной  конструкции  инструмента  определяется 
технико-экономическими  показателями  процесса  и 
зависит от различных факторов, важнейшими из кото-
рых  являются  тип  производства,  жесткость  техноло-
гической системы, диаметральные размеры обрабаты-
ваемой поверхности и ее длина, требования по произ-
водительности,  качеству,  стабильности  протекания 
процесса, а также стоимости обработки. 
Выбор  рациональной  конструкции  инструмента 
для раскатывания, номенклатура которого чрезвычай-
но большая, связан со сложностью обеспечения одно-
временно всех предъявляемых требований к техноло-
гическому процессу обработки ППД. 
Главным  требованием  является  обеспечение  ста-
бильного и заданного качества обработки при высокой 
производительности,  долговечности  и  надежности 
инструмента.  
Практически ни один существующий в настоящее 
время  инструмент  для  раскатывания  отверстий  роли-
ками не удовлетворяет в полной мере предъявляемым 
к  нему  требованиям.  Особенно  это  относится  к  ин-
струменту для обработки глубоких отверстий, так как 
при этом проявляются определенные дополнительные 
специфические  особенности,  не  имеющие  места  при 
обработке наружных поверхностей. 
Известные недостатки инструментов для раскаты-
вания отверстий  привели  к  созданию принципиально 
нового вида – инерционного инструмента, у которого 
усилие  деформирования  создаётся  центробежными 
силами  при  вращении  деформирующих  роликов  во-
круг  оси  инструмента.  Конструкции  инерционных 
инструментов  практически  сводятся  к  единичным 
экземплярам,  где  деформирующие  элементы  выпол-
нены в виде шаров, что не позволяет выбирать другие 
формы  их  поверхности  с  целью  достижения  опти-
мального  качества.  Конструкции  рассмотренных 
инерционных  инструментов  не  совершенны,  отсут-
ствует методика их проектирования, расчета и выбора 
оптимальных конструктивных параметров.  
В  общем  случае  вращающееся  раскатывающее 
устройство (рисунок 1) состоит из корпуса 1, инерци-
онных рычагов 2, предназначенных для создания силы 
деформирования, имеющих форму кругового  сектора 
наружной  образующей  поверхности,  в  которых  вы-
полнены отверстия с расположенными в них вставка-
ми 3.  
На правом конце вставки имеют утолщение, в ко-
торых  расположены  оси  4,  относительно  которых 
инерционные рычаги в сборе могут поворачиваться в 
радиальном направлении. В каждом из рычагов уста-
новлено  по  два  деформирующих  ролика  7,  опираю-
щихся на катки 10. Штифты 11 служат для удержания 
фиксации  цилиндрических  вставок  3  от  выпадения. 
Кроме  того,  на  корпусе  1  инструмента  посредством 
подшипника  9  крепится  базирующее  устройство, 
выполненное  в  виде  обоймы  6,  внутренняя  поверх-
ность  которой  охватывает  наружное  неподвижное 
кольцо  подшипника  19,  закрепленного  на  корпусе. 
Внешняя  поверхность  обоймы  снабжена  направляю-
щими  шпонками  5,  наружная  поверхность  которых 
имеет  диаметральный  размер  и  форму  обработанной 
поверхности. Корпус инструмента также имеет ради-
альные  отверстия  для  подачи  смазывающе-охлаж-
дающей  жидкости  в  зону  пластического  деформиро-
вания. 
Конструкция  рассматриваемого  инструмента  поз-
воляет инерционным рычагам 2 перемещаться вместе 
с рычагом по дуге, в сторону обрабатываемой поверх-
ности,  при  этом  величина  радиуса  дуги  зависит  от 
расчетной длины рычагов.  
Таким  образом,  рассматриваемый  инструмент 
предполагает получать расчетные силы деформирова-
ния,  приложенные  к  деформирующим  роликам,  как 
действие  моментов  от  величин  центробежных  сил, 
обеспечиваемых  массами  инерционных  рычагов  и 
распределенными  по  длине  массами  самих  рычагов, 
на расчетных величинах плеч – расстояний по длине 
П
 

жүктеу/скачать 9,16 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: