CC BY
23References
1. Bezpalko A. A., Semanchuk V. I. About the use of high-current electron accelerators in ultrasonic flaw detection // Inspection. 1982, no. 1, p. 85-87.
2. Meleshko E. A. Integrated circuit in a nanosecond nuclear electronics. M. : Atomizdat, 1977, p. 192.
3. Bogdanov V. V., Semanchuk V. I., Cahlow V. L. Contactless acoustic testing of conductive non-magnetic
materials based on radiation method for the generation of ultrasonic vibrations // Technology diagnostics and nondestructive control, Kiev, 1991, no. 2, p. 51-565.
4. Technical conditions. Manufacturing, testing and inspection of buildings. SM-37. 00.00.000 TU-3.
© Кириллов В. И., Богданов В. В., Цыганков Н. М., Клипов Е. А., 2014
УДК 621.923
ОБЗОР ЗАРУБЕЖНЫХ УСТАНОВОК ДЛЯ АБРАЗИВНО-ЭКСТРУЗИОННОЙ ОБРАБОТКИ
Г. В. Кочкина, В. В. Зверинцев, Л. В. Зверинцева
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660014, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
Е-mail: [email protected]
Проведен анализ существующих мировых аналогов установок для абразивно-экструзионной обработки с целью модернизации или проектирования и изготовления новой установки для использования в лаборатории отделочных методов обработки СибГАУ.
Ключевые слова: абразивно-экструзионная обработка, принцип действия установки, абразивная эластичная среда.
REVIEW OF FOREIGN PLANTS FOR ABRASIVE FLOW MACHINING
G. V. Kochkina, V. V. Zverintsev, L. V. Zverintseva
Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660014, Russian Federation Е-mail: [email protected]
The article analyzes the existing analogues in the world plants for abrasive extrusion processing to upgrade or to design and produce a new plant used in the lab finishing processing methods in SibSAU.
Keywords: abrasive flow machining, action of the operation principle, abrasive elastic medium.
Рабочая установка в лаборатории отделочных методов обработки СибГАУ громоздка и морально устарела. Настало время модернизировать ее или проектировать и изготавливать новую установку. С этой целью был проведен анализ существующих установок за рубежом.
Абразивно-экструзионная обработка (abrasive flow machining - AFM) была разработана в 1960-х годах как метод снятия заусенцев, полирования и отделки поверхности со сложной геометрией и профилем путем перепрессовывания абразивной вязкоэластичной массы. Созданы три различных типа станков, в которых применено перемещение массы в одну [1], две стороны [2] и по замкнутой траектории [3]. Наиболее прост с точки зрения физики процесс перемещения массы в две стороны через канал обрабатываемой детали (рис. 1, а). Он использует два вертикально противоположно направленных гидравлических цилиндра, которые вытесняют среду возвратно-поступательно относительно заготовки. Абразивная обработка происходит в том месте, где проход ограничен. Ключевые компоненты процесса: станки, ин-
струментальная оснастка и абразивная среда. Параметры процесса: давление, скорость потока, число циклов, зернистость и тип среды, оснащение и конструкция приспособлений - влияют на выходной результат AFM (качество поверхности и удаление слоя материала). AFM способна получать отполированные поверхности Ra 0,05 мкм, снять заусенцы на 0,2 мм и получить радиус закругления от 0,025 до 1,5 мм.
AFM имеет широкий спектр применения в таких областях, как аэрокосмическая, медицинская промышленности, электроника, автомобилестроение, производство высокоточных штампов и пресс-форм. Для улучшения качества и текстуры поверхности, повышения производительности происходит усовершенствование существующих технологических процессов и конфигурации компьютера для управления процессом AFM. Для систематизации знаний, повышения производительности, выявления способности корректировать форму геометрии поверхностей исследователи рассмотрели различные версии AFM-станков, сокращенно - AFM, DBGAFF, CFAAFM, спиральное полирование и R-AFF.
Решетневскуе чтения. 2014
В процессе АРМ применяется абразивная полимерная масса со специальными реологическими свойствами, которая обладает текучестью, деформируемостью и имеет возможности тонкого шлифования. Толщина удаленного слоя материала составляет примерно от 1 до 10 мкм. Лучшая отделка поверхности, которая была достигнута, составляет 50 нм, точность ± 0,5 мкм. В АРМ при удалении заусенцев возможно получение радиусов при полировании одновременно в одной операции, как правило, в труднодоступных местах. Важной особенностью, которая отличает АРМ от других, является то, что можно контролировать и выбирать интенсивность, способ и параметры процесса в месте механического повреждения поверхности с помощью вспомогательного устройства - микрочипа.
В однонаправленном АРМ-процессе [1] станок снабжен гидравлическим приводом, возвратно-поступательное движением поршня обеспечивает экструзию среды из камеры через внутреннюю поверхность обрабатываемой детали в рабочее пространство, как показано на рис. 1, б. Устройство направляет рабочую среду от промежуточного звена через внутренние полости заготовки. Односторонний поток АРМ обработки толкает среду с абразивными материалами только в одном направлении, позволяя смеси выходить свободно. Поршень гидравлического привода включается периодически, перепрессованная среда собирается после экструзии в определенное место камеры, и затем цикл повторяется.
Двухнаправленные АРМ-станки [2] имеют два гидравлических цилиндра и два цилиндра для среды (рис. 1, а). Среда экструдируется гидравлическим или механическим способом из заполненной камеры в
пустую камеру через ограниченный проход, при этом снимая слой с поверхности заготовки. Как правило, среда перепрессовывается возвратно-поступательно между камерами за фиксированное число циклов. Датчики сигнализируют верхнее и нижнее положение потока рабочей среды и завершение обработки.
В орбитальной АРМ заготовки колеблются в двух или трех измерениях в медленно текущей упруго-пластичной среде (рис. 2). В орбитальной АРМ отделка достигается путем частых, малоамплитудных колебаний детали относительно приспособления. Приспособление представляет собой площадку или слой эластичного пластика с абразивом в качестве среды, но более высокой по вязкости и упругости.
Под действием заготовки пластик деформируется, повторяя профиль с учетом разъема. Небольшие орбитальные колебания (0,5-5 мм) образуются с помощью эксцентрика. Различные части деталей полируются средой во время циклических колебаний. Концепция орбитальной АРМ заключается в обеспечении поступательного движения по обрабатываемой детали. Деталь движется по орбитальному пути. Часть среды заполняет зазоры, оттесняется и сама заготовка колеблется. Часть среды сильно разогревается в результате работы и деформации, становится менее эластичной, более вязкой и полирует обрабатываемую поверхность. Касание заготовки с упруго сжатыми абразивными частицами обеспечивает значительное повышение чистоты поверхности. При использовании орбитального процесса значительно сокращается время полирования, улучшается точность соединения, повышается производительность, и снижается потребность в квалифицированной рабочей силе.
а б
Рис. 1. Принцип и механизм обработки при: а - возвратно- поступательном движении среды в АРМ; б - однонаправленном АРМ-процессе
WorkDiece
Orbital Vibration
Workpiece
Flowing "pad" у/of medium
Piston
б
Рис. 2. Орбитальный АРМ-процесс: а - до начала обработки; б - в процессе обработки
а
В спиральном процессе (ББО-ЛРМ) в центр потока рабочей абразивной среды с низкой вязкостью помещают винт со спиралью или поворачивающиеся различной формы крошечные стержни для улучшения качества поверхности [4].
В центробежном процессе (СРЛАРМ) [5] уменьшение шероховатости поверхности достигается за счет центробежной силы, вызываемой абразивным стержнем для усиления абразивного потока при обработке.
Ротационный процесс (Я-ЛЕР) [6] разработан для повышения количества активных абразивных зерен в процессе отделки, для улучшения скорости процесса и интенсивности съема материала. По мнению зарубежных ученых, все три варианта вращения: вращение стержня, винта, сверла вблизи средней оси среды, имеют малую область применения и вероятность взаимодействия.
Совершенствование и новшества установок и приспособлений для абразивно-экструзионной обработки будут учтены при проектировании установок, приспособлений, подборе абразивной среды, контроле и управлении устройствами и проектировании технологического процесса полирования.
Библиографические ссылки
1. Роадес Л. Дж., Кохут Т. А., Нокович Н. П., Ян-да Д. В. Однонаправленная абразивно-экструзионная обработка. Патент США № 5367833, 29 нояб. 1994.
2. Роадес Л. Дж., Кохут Т. А. Реверсивная однонаправленная абразивно-экструзионная обработка. Патент США № 5070652. 10 дек. 1991.
3. Роадес Л. Дж. Орбитальная и/ или обратная обработка вязкой пластической среды. Международный патент № WO 90/05044, 17 мая 1990.
4. Биинг-Хва Ю., Хсин-Джи Т. Отделочные эффекты метода спиральной полировки на поверхности
после микропритирки // Международный журнал станков и производства. 2007. № 47. С. 920-926.
5. Валиа Р. С., Шань Х. С., Кумар П. Влияние обеспечения вращающегося стержня внутри полой цилиндрической заготовки на удаления материала в абразивно-экструзионной обработке // Труды 21 конф. AIMTDR. Веллор, Индия, 2004. С. 143-148.
6. Рави Шанкар М., Джейн В. К., Рамкумар Д. Экспериментальные исследования вращающейся заготовки при абразивно-экструзионной обработке // Износ. 2009. № 267. С. 43-51.
References
1. Rhoades L. J., Kohut T. A., Nokovich N. P., Yanda D. W. Unidirectional abrasive flow machining, US patent по. 5367833, 29 November 1994.
2. Rhoades L. J., Kohut T. A. Reversible Unidirectional AFM, US patent по. 5070652, 10 December 1991.
3. Rhoades L. J. Orbital and or reciprocal machining with a viscous plastic medium, International patent no. WO 90/05044, 17 May 1990.
4. Biing-Hwa Y., Biing-Hwa Y., Hsinn-Jyh T. Finishing effects of spiral polishing method on micro lapping surface // International Journal of Machine Tools and Manufacture. 2007. no. 47, p. 920-926.
5. Walia R. S., Shan H. S., Kumar P. Effect of providing a rotating rod inside the hollow cylindrical workpiece on the material removal in AFM. Proceedings of 21st AIMTDR Conference. VIT, Vellore, India, 2004, p. 143-148.
6. Ravi Sankar M., Jain V. K. Ramkumar J. Experimental Investigations into rotating workpiece abrasive flow finishing. Wear. 2009. no. 267, p. 43-51.
© Кочкина Г. В., Зверинцев В. В., Зверинцева Л. В., 2014
УДК 539.422.33: 62-294-2
МИНИМАЛЬНАЯ ТОЛЩИНА НЕДЕФОРМИРОВАННОЙ СТРУЖКИ ПРИ НАНООБРАБОТКЕ
Г. В. Кочкина, Л. В. Зверинцева
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660014, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
Е-mail: [email protected]
Показана зависимость минимальной толщины недеформированной стружки от радиуса режущей кромки инструмента и сил резания при нанообработке.
Ключевые слова: минимальная толщина недеформированной стружки, нанообработка, радиус режущей кромки, сила резания.
MINIMUM UNDEFORMED CHIP THICKNESS AT THE NANOMACHINING
G. V. Kochkina, L. V. Zverintseva
Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660014, Russian Federation Е-mail: [email protected]
