Для отправки ваших публикаций, пожалуйста, зарегистрируйтесь.

Если Вы уже зарегистрированы, то авторизуйтесь на сайте.


  1. Вход или регистрация
  1. Подписка

Технологические особенности механической обработки пакетов разноконструкционных материалов
13 августа 2019             

Автор: Е.А. КУДРЯШОВ, доктор техн. наук, профессор И.М. СМИРНОВ, доктор техн. наук, доцент Д.В. ГРИШИН, аспирант Н.А. ХИЖНЯК, аспирант (АО «НИИИ», г. Балашиха) Кудряшов Е.А. – 143912, Московская обл., г. Балашиха, шоссе Энтузиастов, 6 Научно-исследовательский инженерный институт, e-mail: kea-swsu@mail.ru
 

Введение

В связи с усложнением конструктивной сложности изделий, технологам все чаще приходится решать проблемы, связанные с механической обработкой пакета деталей. В дальнейшем, называем пакетом сборочную единицу, состоящую из двух и более совместно обрабатываемых деталей, как правило изготовленных из разноконструкционных материалов. Ярким примером пакетных конструкций является сборочная единица Секция, состоящая из Корпуса (поз. 1, рис. 1), с центральным сквозным отверстием для прохода кабеля и фиксацией его в Корпусе двумя Стержнями (поз. 2, рис. 1) и Оболочки (поз. 3, рис. 1), необходимой для предохранения Корпуса от механических повреждений при соударении с рельефом местности и сохранения целостности в составе изделия, предназначенного для заброса на большую дальность. Актуальные проблемы в машиностроении. 
 
 
Технологические особенности механической обработки пакетов разноконструкционных материалов
Рис. 1. Конструкция сборочной единицы
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Материал Корпуса – алюминий марки Д1.Т. ГОСТ 21488-97, материал Оболочки – полиуретан марки 403. Сочетание материалов в конструкции Секции позволяет обеспечить выполнение заданных характеристик изделия, а именно:
  • требования по габаритно-массовым характеристикам;
  • возможность многократного использования Секции в условиях ударных нагрузок;
  • минимально возможное количество дефектов конструкции от воздействия факторов применения.
 
Вместе с тем в технологии механической обработки и сборки имеются отдельные операции, требующие от технолога дополнительных решений для обеспечения точности изготовления и надежности изделия в применении.
 
Базовая деталь сборочной единицы – Корпус (диаметр 57,6 мм, длина 317 мм) изготавливается с центральным сквозным отверстием диаметром 20 мм и имеет два ступенчатых отверстия с перепадом диаметров от 6-ти до 4,2 мм, пересекающих по центру симметрии тело детали на длине 75 мм (т.е. Оболочку поз. 3, рис. 1); тело детали (поз. 1, рис. 1) и тело фиксирующего каната, устанавливаемого при сборке в центральном сквозном отверстии детали). Конструктивно перечисленные отверстия относятся к глубоким, и при их механической обработке и сборке встречается ряд трудностей, а именно:
1) вследствие глубокого сверления (длина отверстий более 10-ти диаметров инструмента) высока вероятность превышения установленного допуска на отклонение от перпендикулярности, по отношению к оси симметрии деталей, оси двух ступенчатых отверстий;
2) при сверлении материалов Оболочки (поз. 3, рис. 1), затем тела детали (поз. 1, рис. 1) инструмент совершает холостой пробег через зазоры между стенками центрального сквозного отверстия и телом каната, продолжает сверление самого каната и заканчивает работу получением оставшейся части отверстия в теле детали для нарезания на этом участке, на следующем технологическом переходе, резьбы М6 для ввинчивания Стержня (поз. 2, рис. 1). На режущих кромках сверла образуется плотный нарост из спаянных частиц труднообрабатываемых материалов (полиуретан, алюминий, высокопрочный полиэтилен и снова алюминий корпуса) создающий при схватывании его со стенками отверстия вероятность поломки хрупкого метчика (см. выносной элемент А, поз. 1 и 2, рис. 2).
 
Таким образом, исходя из перечисленных технологических особенностей изготовления деталей, целью исследования является производительное формообразование глубоких отверстий в пакете деталей из разноконструкционных материалов с соединением их в сборочную единицу Секция посредством специального инструмента.
 
 
Технологические особенности механической обработки пакетов разноконструкционных материалов
Рис. 2. Наличие глубоких отверстий в сборочной единице
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Материалы и методы исследования

 
С учетом рекомендаций по изучению технологических особенностей механической обработки деталей из разноконструкционных материалов, результаты исследований позволили формулировать общие требования, предъявляемые как к режущему инструменту, так и сборочной операции, завершающей процесс изготовления изделия:
  1. выбор инструментального материала, обладающего необходимой работоспособностью к обработке глубоких отверстий в деталях из разнородных конструкционных материалов;
  2. разработка специального инструмента, способного к обработке глубокого отверстия с последующим, посредством его использования, образованием посадки с натягом для надежного удержания в пакет деталей сборочной единицы Секция.
 
Многочисленные исследования в области резания труднообрабатываемых материалов отдают предпочтение наиболее эффективным сверхтвердым композитам на основе кубического нитрида бора, способным обеспечить предъявляемые требования, а также достаточную прочность и износостойкость в условиях динамических нагрузок и перепадов температур, причем лучшим инструментальным материалом для достижения поставленной цели служит материал марки композит 10. Для устранения трудностей, связанных с получением глубоких отверстий в пакетных конструкциях, предложена самонарезная шпилька, состоящая из заходной части (поз. 1, рис. 3), оснащенной паяным режущим элементом из композита 10, и самонарезной части (поз. 2, рис. 3). 
 
 
Технологические особенности механической обработки пакетов разноконструкционных материалов
Рис. 3. Конструкция самонарезной шпильки
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Результаты и обсуждение

 
Режущий элемент из композита 10 (поз. 3, рис. 3), в силу своих физико-механических характеристик, исключает наростообразование, а стружка из элементов труднообрабатываемых материалов удаляется из зоны резания посредством трех каналов на режущей поверхности шпильки (поз. 4, рис. 3).
 
По окончанию самозавинчивания инструмент остается в сборочной единице, выполняя функцию фиксирующего канат Стержня, обеспечивая надежное соединение, образуя с Корпусом посадку с натягом. Рабочему остается освободить хвостовик инструмента для использования при самозавинчивании следующей шпильки.
 

Выводы

 
По результатам проведенного исследования можно заключить следующее:
1) применение комбинированного инструмента позволяет не только обеспечить обработку глубокого отверстия в пакете деталей из разнородных конструкционных материалов, но и образовать посадку с натягом для их надежного удержания в сборочной единице;
2) инструментальный материал композит 10 обладает необходимой работоспособностью для образования глубоких отверстий в пакете разноконструкционных материалов; результаты испытания показали, что включенные в конструкцию Секции комбинированные инструменты, выполняющие в изделии двойную функцию – инструмента и фиксирующего канат стержня, позволяют создать надежную конструкцию, способную без дефектов выполнить свое назначение. 
 
Список литературы
1. Kudryashov E.A., Nikonov А.M., Stetsurin A.V. General approach to the optimization of machining by composite tools // Russian Engineering Research. – 2008. – Vol. 28, N 6. – P. 611– 613. – doi: 10.3103/S1068798x08060221.
2. Кудряшов Е.А., Лунин Д.Ю., Павлов Е.В. Преимущества лезвийной технологии обработки деталей инструментом из композита // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. – 2011. – № 5. – С. 77–80.
3. De Vos P., Stahl J.E. Applied metal cutting physics: best practice. – Fagersta: SECO Tools AB, 2016. – 163 p.
4. Carou D., Rubio E.M., Davim J.P. Discontinuous cutting: failure mechanisms, tool materials and temperature study – a review // Reviews on Advanced Materials Science. – 2014. – Vol. 38, N 2. – P. 110–124.
5. Altintas Y. Manufacturing automation: metal cutting mechanics, machine tool vibrations, and CNC design. – New York: Cambrdige University Press, 2012. – 366 p. – ISBN 978-05-118- 4372-3.
6. Алтухов А.Ю., Лунин Д.Ю., Фомичев Е.Н. Технологические преимущества инструментального материала композит при обработке конструктивно сложных поверхностей деталей // Известия Волгоградского государственного технического университета. – 2010. – № 12 (72). – С. 15–20.
7. Analysis of PCBN cutting tool intermittent cutting hardened steel finite element simulation based on deform / S. Hao et al. // Tool Engineering. – 2015. – Vol. 5. – P. 41.
8. Zhou Y.H. The application and performance of diamond and PCBN tools in difficult-to-cut materials // Solid State Phenomena. – 2017. – N 263. – P. 90–96.
9. Кудряшов Е.А., Смирнов И.М. К вопросу выбора предпочтительной марки инструментального материала // Известия Юго-Западного государственного университета. – 2014. – № 1 (52). – С. 81–85.
10. Using superhard tools in discontinuous cutting / E.A. Kudryashov, А.M. Nikonov, V.S. Rogovskii, A.V. Stetsurin // Russian Engineering Research. – 2009. – Vol. 29, N 2. – P. 210–213. – doi: 10.3103/S1068798X09020221.
11. The application of CBN on the lunar rock drill / D. Zhao et al. // 5th International Conference on Advanced Engineering Materials and Technology (AEMT 2015). – Guangzhou, China, 2015. – P. 789–793.
12. Jin Z.J., Bao Y.J., Gao H. Disfigurement formation and control in drilling carbon fibre reinforced composites // International Journal of Materials and Product Technology. – 2008. – Vol. 31, N 1. – P. 46–53.
13. Abhishek K., Datta S., Mahapatra S.S. Optimization of thrust, torque, entry, and exist delamination factor during drilling of CFRP composites // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. – 2015. – Vol. 76, N 1–4. – P. 401–416.
14. Stahl J.E. Metal cutting: theories and models. – Lund: Lund University, 2012. – 580 p. – ISBN 978-91-637-1336-1.
15. Kudryashov E.A., Stetsurin A.V. More efficient repair of machine parts by a group method // Russian Engineering Research. – 2008. – Vol. 28, N 9. – P. 924–925. – doi: 10.3103/S1068798X08090232.
 
Актуальные проблемы в машиностроении. Том 5. № 1-2. 2018 Инновационные технологии в машиностроении

Обсудить статью на Форуме Машиностроителей






Комментариев пока нет
{c_navigation}

Написать комментарий

Другие публикации по теме





Автоматизация промышленных предприятий Автоматизация промышленных предприятий
Диспетчеризация производства, идентификация и прослеживаемость, управление КПЭ (KPI)...
(495) 662-43-70
Rodcraft (Родкрафт), Deprag, Stahlwille (Штальвиль), инструмент Atlas Copco (Атлас Копко), Iscar (Искар), Sandvik Coromant (Сандвик Коромант), Mitsubishi (Митсубиси). Маркировка труб, горячего металла в металлургии. Промышленное оборудование и инструмент
Rodcraft (Родкрафт), Deprag, Stahlwille (Штальвиль), инструмент Atlas Copco (Атлас Копко), Chicago Pneumatic (Чикаго Пневматик), Fuji (Фуджи), Desoutter, Iscar (Искар), Sandvik Coromant (Сандвик Коромант), Mitsubishi (Митсубиси), Korloy (Корлой), Seco tools, SGS tools, Onsrud, Fette, Guhring и пр. Оборудование для маркировки. Маркировка труб, горячего металла в металлургии. Фаскосниматели (фаскорезы, кромкорезы), ручные фрезеры по металлу. Пневмодвигатели (пневматические двигатели, пневмомоторы).
(495) 668-13-58
ИРОК-2М. Купить. Инструкция.
Инструмент ИРОК-2М от производителя. Купить. Скачать инструкцию и другие документы. Прочий электромонтажный инструмент и электрокомпоненты.
(495) 668-13-58 доб. 4
Реклама на сайте и-Маш Реклама на сайте и-Маш      
pr()i-mash.ru