CC BY
96
Секция
«ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ И МЕХАТРОННЫЕ СИСТЕМЫ В ПРОИЗВОДСТВЕ РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ»
УДК 621.9.06.091:531.3
ВЫСОКОСКОРОСТНАЯ ОБРАБОТКА ТЕРМОПЛАСТОВ
А. С. Андреев, К. О. Шубина, Д. Ю. Вольфов, Н. Ф. Янковская Научный руководитель - Ю. А. Филиппов
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева
Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: [email protected]
Рассмотрены локальные проблемы освоения высоких технологий механической обработки термопластов, высокомолекулярных полимеров с длинными цепями макромолекул с целью повышения эффективности процесса механической обработки на принципах Тагути в условиях прецизионности.
Ключевые слова: высокоскоростная обработка, термопласт, процесс резания, прогрессивные режимы резания.
HIGH-SPEED PROCESSING OF THERMOPLASTICS
A. S. Andreev, K. O. Shubina, D. Y. Wolfov, N. F. Yankovskaya Scientific supervisors - Y. A. Filippov
Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: [email protected]
The local problems of development of high-tech machining thermoplastics that are, high molecular weight polymers with long macromolecules chains to increase the efficiency of the precision machining process by Taguchy principles are considered.
Keywords: high-speed processing, thermoplastic, cutting process, progressive cutting conditions.
В последние годы все активнее внедряются процессы, основанные на высокой технологии, особенно на операциях механической обработки заготовок со стружкообразованием. При этом процессы формообразования производятся в технологических машинах, характеризующихся высокими частотами вращения режущего инструмента, увеличенной мощностью приводов механизмов резания и подачи в условиях высокой повторяемости. Развитие прогрессивных режимов обработки заготовок в производстве авиационно-космической техники сопровождается с действиями, связанными со снижением вибрационных и шумовых характеристик, как средств технологического оснащения, так и зоны обслуживания и комфортности работы оператора.
Особенностью физико-механических свойств современных термопластов является наличие в них линейной молекулярной структуры с простыми повторяющимися длинными звеньями. При этом в макромолекуле между атомами действуют ковалентные связи с энергией порядка 450-500 кДж/моль, а между макромолекулами термопласта действуют силы Ван-дер-Ваальса с энергией 8-10 кДж/моль, которые характеризуют его обрабатываемость. Такие особенности структуры термопласта позволяют также применять скоростные технологии механической обработки при формообразовании контура детали в условиях прецизионности, одного из факторов и требований современной культуры производства.
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2015. Том 1
Рис. 1. Модель процесса стружкообразования при элементарном резании поверхности отклика: ф - угол сдвига; w - угол скола; у - угол передний; в - угол заострения; а - угол задний; ад - угол движения задний; аз - угол зазора задний; В1 - толщина среза; в2 - толщина стружки; V - скорость резания; V - скорость стружки; V, - скорость сдвига; 1 - зона начала деформации и сдвига; 2 - зона вторичной деформации по плоскости передней грани; 3 - зона упругой деформации задней грани режущего инструмента и обработанной поверхности детали
При скоростном резании термопластов ярко проявляется динамика изменения заднего угла вследствие вариации угла движения, анализируемой функцией
ad = arc tgVs/Vr,
где Vs, Vr - скорость соответственно подачи (сдвига) и резания, м/с.
(1)
а
d
Уя1Уг
Рис. 2. Функция отклика угла движения
Графическая модель вариации угла движения отображает характер изменения в зависимости от соотношения скоростей назначаемых при разработке технологического процесса механической обработки термопласта. Функция аппроксимации имеет вид
у = 0,5054 е38367 У'Уг. (2)
В сфере научных исследований широко обсуждается новая теория резания, предложенная российской школой резания материалов [1] американской [2]. Кроме этого, существуют и другие подходы к процессу резания материалов различной природы, в частности пластмасс. Разбирая процесс в упрощенном виде, внедрении лезвия клинового резца в материал можно заметить наличие и проявления зоны сдвига срезаемого слоя и зоны скола удаляемого массива, в которых действуют напряжения Бюргерса с остаточной деформацией в момент завершения отделения молекул лезвием с созданием очагов разно заряженных молекул массива стружки и основного материала.
Образование стружки, её перемещение по передней грани резца, а также скольжение обработанной поверхности вдоль задней грани резца приводит к усилению акустической эмиссии [3]. В этих участках наблюдаются зоны скольжения и пластической деформации.
Секция «Технологические и мехатронные системы в производстве ракетно-космической техники»
В зоне 1 начало врезания лезвия режущего инструмента в материал заготовки имеет вязкие признаки массива, далее внедрение резца описывается законом упруго-вязкого тела, а в зоне разрушения молекулярных связей заготовки проявляются главные признаки стандартного упруго-эластичного тела. После завершения операции механической обработки, напряжения, вызванные процессом резания, снижаются до исходного уровня.
По результату рассмотрения процесса резания термопластов можно предложить:
- скорость резания ниже 40 м/с устраняет прижоги, возникающие от сил трения затылка об обработанную поверхность детали;
- значение повторяемости исходных параметров СТО характеризует априорную точность обработки.
Библиографические ссылки
1. Воронцов А. Л., Султан-заде Н. М., Албагачиев А. Ю. Новая теория резания : справочник // Инженерный журнал. 2007. № 9. Приложение.
2. Кеннати-Асибу Д. Количественные соотношения для акустической эмиссии при ортогональном резании металлов // Конструирование и технология машиностроения ASME. 1981. № 3. С. 152-163.
3. Раменская Е. В., Филиппов Ю. А., Латюк Д. В. Вибрация и прецизионность обработки деталей // Вестник СибГАУ. 2014. Вып. 4(56). С. 243-247.
© Андреев А. С., Шубина К. О., Вольфов Д. Ю., Янковская Н. Ф., 2015
