CC BY
534. Кузнецов Ю. Н., Дмитриев Д. А., Диневич Г. Е. Компоновки станков с механизмами параллельной структуры / под ред. Ю. Н. Кузнецова. Херсон : ПП Вишемирський В. С., 2010. 471 с.
5. Обрабатывающее оборудование нового поколения. Концепция проектирования / В. Л. Афонин,
A. Ф. Крайнев, В. Е. Ковалев и др. ; под ред.
B. Л. Афонина. М. : Машиностроение, 2001. 256 с.
6. Бушуев В. В., Хольшев И. Г. Механизмы параллельной структуры в машиностроении // СТИН. 2001. № 1. С. 3-8.
References
1. Progressivnoe mashinostroitelnoe oborudovanie. Kollektivnaja monografija / V. V. Erzhukov, A. G. Iva-hnenko, E. O. Ivahnenko et al. ; pod red. A. V. Kiricheka. M. : Izdatelskij dom «Spektr», 2011. 248 p.
2. Rybak L. A., Erzhukov V. V., Chichvarin A. V. Effektivnye metody reshenija zadach kinematiki i
dinamiki robota stanka parallelnoj struktury. M. : Fizmatlit, 2011. 148 p.
3. Kun S., Gosselin K. Strukturnyj sintez parallelnyh mehanizmov / per. s angl. L. A. Rybak, A. V. Chich-varina ; pod. red. A. V. Sineva. M. : Fizmatlit, 2012. 276 p.
4. Kuznecov Ju. N., Dmitriev D. A., Dinevich G. E. Komponovki stankov s mehanizmami parallelnoj struktury / Pod red. Ju. N. Kuznecova. Herson : PP Vishemirs'kij V. S., 2010. 471 p.
5. Obrabatyvajushhee oborudovanie novogo pokolenija. Koncepcija proektirovanija / V. L. Afonin, A. F. Krajnev, V. E. Kovalev et al. ; pod red. V. L. Afonina. M. : Mashinostroenie, 2001. 256 p.
6. Bushuev V. V., Holshev I. G. Mehanizmy parallelnoj struktury v mashinostroenii // STIN. 2001. № 1. P. 3-8.
© Шевчугов В. О., Зоммер С. А., Климовский Д. А., 2016
УДК 621.9.047
ОСОБЕННОСТИ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ РАЗМЕРНОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ ВРАЩАЮЩИМСЯ КАТОДОМ-ИНСТРУМЕНТОМ
И. Я. Шестаков1, М. В. Ворошилова2, Д. С. Ворошилов2
'Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
2Сибирский федеральный университет Российская Федерация, 660025, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 95
E-mail: [email protected]
Представлены результаты исследований электрохимической размерной обработки (ЭХРО) модельного образца тонкостенных крупногабаритных деталей летательных аппаратов. При этом варьируемыми факторами являлись состав, температура электролита, плотность тока.
Ключевые слова: электрохимическая обработка, вращающийся катод-инструмент, алюминиевый сплав, электролит, химическое фрезерование.
FEATURES OF ELECTROCHEMICAL DIMENSIONAL MACHINING OF THIN-WALLED OVERSIZED AIRCRAFT DETAILS BY ROTATING CATHODE-INSTRUMENT
I. Ya. Shestakov1, M. V. Voroshilova2, D. S. Voroshilov2
^eshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation
2Siberian Federal University 95, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660025, Russian Federation E-mail:[email protected]
This article represents the research results of electrochemical dimensional machining (ECDM) of a model sample of thin-walled oversized aircraft details. Therefore, the varying factors are composition, electrolyte temperature and current density.
Keywords: electrochemical machining, rotating cathode-instrument, aluminium alloy, electrolyte, chemical milling.
Современные тенденции развития космических технологий формируют спрос на крупногабаритные детали летательных аппаратов, изготовленные из особых материалов со специальными свойствами. Используемые материалы должны обладать заданными
технологическими характеристиками, быть стойкими к воздействию факторов космического пространства, надежными, долговечными, безопасными, доступными по цене. В настоящее время данным требованиям наиболее соответствуют алюминиевые сплавы [1].
<Тешетневс^ие чтения. 2016
Алюминиевые сплавы 1201, 1570, АМгб, АМгЗ [2] применяются для изготовления крупногабаритных тонкостенных деталей летательных аппаратов. Обработка таких деталей с применением существующих методов значительно затруднена. Наиболее распространенным методом обработки тонкостенных крупногабаритных деталей является химическое фрезерование, которое основано на удалении слоя металла за счет химического взаимодействия со щелочными электролитами.
При химическом фрезеровании крупногабаритных деталей необходимо использовать большие объемы щелочного раствора при температуре 70-90 °С [3], что создает опасные условия для персонала. Кроме того, процесс обработки является неуправляемым, что препятствует получению необходимой толщины стенки детали.
Таким образом, разработка современных методов обработки крупногабаритных деталей летательных аппаратов является актуальной задачей. На основании ранее проведенных исследований [4; 5] определены режимы ЭХРО алюминиевого сплава 1201, которые дают возможность обеспечить необходимую шероховатость поверхности (Да = 2,5 мкм) и высокую точность обработки. Для исследования процесса ЭХРО крупногабаритных деталей летательных аппаратов, имеющих форму тел вращения, использовалась установка, схема которой представлена на рисунке.
Схема лабораторной установки электрохимической обработки:
1 - модельный образец; 2 - крестовина; 3 - источник питания; 4 - катод-инструмент; 5 - электродвигатель; 6 - потенциометр;
7 - подставка для модельного образца; 8 - кронштейн
Модельный образец представлен тонкостенной оболочкой, изготовленной из сплава АМг6 и имеющей форму полусферы с внутренним диаметром 490 мм. При этом на наружной, необрабатываемой поверхности модельного образца нанесены точки для контроля толщины стенки. Контроль осуществляется в осевом и радиальном направлениях. На каждой из 8 образующих нанесено 6 контрольных точек. Нумерация осуществляется от периферии к центру вращения катода-инструмента. В первом случае для обработки модельного образца применялся 15%-й водный раствор №ОН при скорости вращения электрода-инструмента 20 об/мин, плотности тока 2-5 А/см2, температуре 30-40 °С. Температуру электролита поддерживали с помощью проточного охлаждения внешней поверхности исследуемого образца.
Исследования показали, что при электрохимической обработке алюминиевого сплава происходит выравнивание поверхности образца по толщине по радиальным осям. Предельное отклонение по толщине при съеме 1 мм составляет ±0,11 мм, при съеме 2 мм - ±0,095 мм. В осевом направлении при съеме 1 мм не происходит значительного изменения предельных отклонений по толщине. С увеличением съема до 2 мм происходит увеличение предельных отклонений по толщине до ±0,37 мм.
Во втором случае применяли электролит, в состав которого входил 15%-й водный раствор NH4NOз в качестве основного компонента и 2,5%-й лимоннокислый аммоний однозамещенный в качестве ком-плексообразователя.
Скорость вращения электрода-инструмента составила 2 об/мин при плотности тока 12 А/см2, температуре 30-60°С.
Предельные отклонения по толщине в радиальном направлении составили от ±0,05 до ±0,09 мм при съеме 0,1 мм. В осевом направлении наблюдаются большие предельные отклонения по толщине (от ±0,21 до ±0,36 мм при съеме 0,1 мм), что свидетельствует о неравномерности съема металла.
Полученные результаты могут быть объяснены тем, что время обработки в центральной части образца значительно больше, чем на периферии, так как скорость перемещения электрода-инструмента увеличивается от периферии к центру (от 0,01 до 0,06 м/с).
Таким образом, по полученным данным можно сделать следующие выводы:
- ЭХРО крупногабаритных деталей летательных аппаратов может быть только локальной, что связано с большими площадями обработки;
- при ЭХРО необходимо учитывать изменение линейной скорости катода-инструмента от периферии к центру;
- наилучшие результаты ЭХРО получены с использованием в качестве электролита 15%-го водного раствора №ОН при температуре 30-40 °С, что значительно снижает экологическую нагрузку и вредное воздействие на рабочий персонал.
Библиографические ссылки
1. Ковалев Д. С., Шахов В. Н. Технологические особенности алюминиевых сплавов 1201 и 01570 // Актуальные проблемы авиации и космонавтики -2014 : материалы X Всерос. науч.-практ. конф. творческой молодежи (8-12 апреля 2014 г.) : в 2 т. / под общ. ред. Ю. Ю. Логинова ; Сиб. гос. аэрокосмич. унт. Красноярск, 2014. С. 104-105.
2. Дойко Д. А. Новые материалы в производстве летательных аппаратов // Актуальные проблемы авиации и космонавтики : материалы III Всерос. на-уч.-практ. конф. творческой молодежи (2-6 апреля 2007 г.): в 2 т. / под общ. ред. И. В. Ковалева ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2007. С. 41-42.
3. Технология самолетостроения / А. Л. Абибов, Н. М. Бирюков и др. М. : Машиностроение, 1982. 551 с.
4. Шестаков И. Я., Стрюк А. И. Электрохимическая обработка алюминиевого сплава 1201 // Вестник СибГАУ. 2005. № 6. С. 258-262.
5. Шестаков И. Я., Вильнер А. Ю. Физико-химическая обработка алюминиевого сплава 1201 // Перспективные материалы, технологии, конструкции : сб. научных трудов / под общ.ред. В. В. Стацуры. 2006. № 12. С. 26-28.
References
1. Kovalev D. S., Shakhov V. N. Technological features of aluminium alloys 1201 and 01570 // Actual problems of aviation and cosmonautics - 2014 : materials of X All-Russian scientific-practical conference of creative youth (april 8-12 2014): 2 vol. / edited Y. Y. Loginov; Siberian State Aerospace University. Krasnoyarsk, 2014. P. 104-105.
2. Doyko D. A. New materials in the production of aircraft // Actual problems of aviation and cosmonautics -2014: materials of III All-Russian scientific-practical conference of creative youth (april 2-6 2007): 2 vol. / edited I. V. Kovalev ; Siberian State Aerospace University. Krasnoyarsk, 2007. P. 41-42.
3. Abibov A. L., Biryukov N. M. and others. Aircraft manufacturing technology. M.: Mashinostroenie, 1982. 551 p.
4. Shestakov I. Ya., Stryuk A. I. Electrochemical machining of aluminium alloy 1201 // Bulletin of SibSAU. 2005. № 6. P. 258-262.
5. Shestakov I. Ya., Vilner A. Yu. Physico-chemical machining of aluminum alloy 1201 // Advanced materials, technology, designs: Collection of scientific papers / edited V. V. Statsura. 2006. № 12. P. 26-28.
© Шестаков И. Я., Ворошилова M. В., Ворошилов Д. С., 2016
УДК 621.9.02
ИССЛЕДОВАНИЕ СТОЙКОСТИ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА МЕТОДОМ ПОЛНОГО ФАКТОРНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА
Н. Н. Шмелев, М. А. Гордовенко, М. С. Вакулин
АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнёва»
Российская Федерация, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52 E-mail: [email protected]
Рассмотрен метод исследования, позволяющий определить оптимальные режимы резания по критерию максимальной производительности и рациональной экономической стойкости широкой номенклатуры режущего инструмента, используемого при изготовлении деталей космического аппарата.
Ключевые слова: план эксперимента, параметр оптимизации, режущий инструмент, режимы резания, стойкость, фаска износа по задней поверхности.
THE STABILITY OF CUTTING TOOLS BY THE METHOD OF FULL FACTORIAL EXPERIMENT
N. N. Shmelev, M. А.Gordovenko, M. S. Vakulin
JSC Academician M. F. Reshetnev Information Satellite Systems 52, Lenin Street, Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russian Federation E-mail: [email protected]
The article reviews the method of examination allowing to determine the optimal cutting conditions by criterion of the highest productivity and the tool durability for a wide range of machining tools used to manufacture the spacecraft component parts.
Keywords: full two-level factorial experiment, optimization parameter, machining tool, cutting conditions, flank wear land.
Внедрение современного высокопроизводительного механообрабатывающего оборудования, прогрессивного режущего и вспомогательного инструмента ведущих мировых производителей на авиакосмические оборонно-промышленные предприятия России позволило резко повысить технологический уровень производства продукции. Однако это не позволило достичь мирового уровня производительности в металлообработке.
Основными причинами являются неоптимальный выбор режущих инструментов и назначение неоптимальных режимов резания в процессе механической обработки. Как показывает мировой опыт, выбор инструмента и назначение режимов резания осуществляется по критерию максимальной производительности для конкретной технологической системы с учётом экономически приемлемой стойкости инструмента, что, в свою очередь, требует освоения, внедре-
