Научная статья на тему 'ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РЕЖИМОВ ОБРАБОТКИ И СИЛ РЕЗАНИЯ НА ШЕРОХОВАТОСТЬ ПОВЕРХНОСТИ ДЕТАЛЕЙ ИЗ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ ПРИ ЗАЧИСТКЕ ТОРЦЕВЫМИ ПОЛИМЕРНО-АБРАЗИВНЫМИ ЩЕТКАМИ'

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РЕЖИМОВ ОБРАБОТКИ И СИЛ РЕЗАНИЯ НА ШЕРОХОВАТОСТЬ ПОВЕРХНОСТИ ДЕТАЛЕЙ ИЗ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ ПРИ ЗАЧИСТКЕ ТОРЦЕВЫМИ ПОЛИМЕРНО-АБРАЗИВНЫМИ ЩЕТКАМИ Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
26
3
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ФИНИШНАЯ ОБРАБОТКА / ТОРЦЕВАЯ ПОЛИМЕРНО-АБРАЗИВНАЯ ЩЕТКА / ШЕРОХОВАТОСТЬ ПОВЕРХНОСТИ / ПОПЕРЕЧНАЯ ШЕРОХОВАТОСТЬ / ПРОДОЛЬНАЯ ШЕРОХОВАТОСТЬ / РЕЖИМЫ ОБРАБОТКИ / ДЕФОРМАЦИЯ ЩЕТКИ / ЧАСТОТА ВРАЩЕНИЯ / ПРОДОЛЬНАЯ ПОДАЧА / СИЛЫ РЕЗАНИЯ / РЕГРЕССИОННЫЕ УРАВНЕНИЯ

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Подашев Д.Б.

Необходимость замены ручного труда на механизированный и автоматизированный является актуальной проблемой для отечественного авиастроения. В статье рассмотрено влияния режимов обработки и сил резания на такой показатель качества поверхностного слоя деталей из алюминиевых сплавов, как шероховатость поверхности. При проведении экспериментальных исследований использовались торцевые полимерно-абразивные щетки компании 3М марки Scotch-Brite™ Bristle BD-ZB. В качестве обрабатываемого материала выбран алюминиевый сплав В95ПчТ2 как типовой представитель высокопрочных алюминиевых сплавов, применяемых в авиастроении. Комплекс экспериментальных исследований проводился при помощи современного металлообрабатывающего оборудования: вертикального обрабатывающего центра Deckel Maho DMC 635V. Достоверность полученных результатов обеспечивалась применением современных высокоточных средств измерений, таких как трехкомпонентный динамометрический комплекс Kistler 9253B23, а также профилограф-профилометр Taylor Hobson Form Talysurf i200, и последующей статистической обработкой экспериментальных данных. В результате экспериментальных исследований выявлены зависимости поперечной и продольной шероховатости по параметру Ra от режимов обработки (деформации щетки, частоты вращения и продольной подачи), а также нормальной составляющей силы резания P y . Получены эмпирические зависимости как поперечной, так и продольной шероховатости от режимов обработки, что позволяет прогнозировать ожидаемую шероховатость при проектировании технологического процесса изготовления деталей. Поскольку в технической документации на многие детали каркаса летательных аппаратов присутствуют требования не только на предельное значение шероховатости поверхности, но и требования к направлению неровностей, полученные в ходе настоящего исследования уравнения могут быть эффективно использованы для решения практических задач в производственных условиях. Пользуясь полученными зависимостями, можно выбрать марку полимерно-абразивного инструмента и режимы обработки, которые позволят обеспечить все требования соответствующих нормативно-технических документов к шероховатости обработанной поверхности.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

EXPERIMENTAL STUDY OF THE INFLUENCE OF PROCESSING MODES AND CUTTING FORCES ON THE SURFACE ROUGHNESS OF ALUMINUM ALLOYS PARTS WHEN CLEANING WITH END POLYMER-ABRASIVE BRUSHES

The need to replace manual labor with mechanized and automated is an urgent problem for the domestic aircraft industry. The article considers the study of the influence of processing modes and cutting forces on such an indicator of the quality of the surface layer of parts made of aluminum alloys as surface roughness. In carrying out experimental studies, end-face polymer-abrasive brushes of the 3M company brand Scotch-Brite™ Bristle BD-ZB were used. Aluminum alloy V95PchT2 was chosen as the material to be processed, as a typical representative of high-strength aluminum alloys used in the aircraft industry. A complex of experimental studies was carried out using modern metalworking equipment: vertical machining center Deckel Maho DMC 635V. The reliability of the obtained results was ensured by the use of modern, high-precision measuring instruments, such as the Kistler 9253B23 three-component dynamometer complex, as well as the Taylor Hobson Form Talysurf i200 profilometer, and subsequent statistical processing of the experimental data. As a result of experimental studies, the dependences of the transverse and longitudinal roughness in terms of the Ra parameter on the processing modes (brush deformation, rotational speed and longitudinal feed), as well as the normal component of the cutting force P y , were revealed. Empirical dependences of both transverse and longitudinal roughness on processing modes are obtained, which makes it possible to predict the expected roughness when designing the technological process for manufacturing parts. Since the technical documentation for many parts of the frame of aircraft contains requirements not only for the limiting value of surface roughness, but also requirements for the direction of irregularities, the equations obtained in the course of this study can be effectively used to solve practical problems in production conditions. Using the obtained dependencies, one can choose the brand of polymer-abrasive tool and processing modes that will ensure all the requirements of the relevant regulatory and technical documents for the roughness of the machined surface.

Текст научной работы на тему «ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РЕЖИМОВ ОБРАБОТКИ И СИЛ РЕЗАНИЯ НА ШЕРОХОВАТОСТЬ ПОВЕРХНОСТИ ДЕТАЛЕЙ ИЗ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ ПРИ ЗАЧИСТКЕ ТОРЦЕВЫМИ ПОЛИМЕРНО-АБРАЗИВНЫМИ ЩЕТКАМИ»

Просьба ссылаться на эту статью в русскоязычных источниках следующим образом:

Подашев Д.Б. Экспериментальное исследование влияния режимов обработки и сил резания на шероховатость поверхности деталей из алюминиевых сплавов при зачистке торцевыми полимерно-абразивными щетками // Вестник ПНИПУ. Машиностроение. Материаловедение. - 2022. - Т. 24, № 4 - С. 41-48. DOI: 10.15593/2224-9877/2022.4.05

Please cite this article in English as:

Podashev D.B. Experimental study of the influence of processing modes and cutting forces on the surface roughness of aluminum alloys parts when cleaning with end polymer-abrasive brushes. Bulletin of PNRPU. Mechanical engineering, materials science. 2022, vol. 24, no. 4, pp. 41-48. DOI: 10.15593/2224-9877/2022.4.05

ВЕСТНИК ПНИПУ. Машиностроение, материаловедение

Т. 24, № 4, 2022 Bulletin PNRPU. Mechanical engineering, materials science

http://vestnik.pstu.ru/mm/about/inf/

Научная статья

DOI: 10.15593/2224-9877/2022.4.05 УДК 621. 923: 621.922

Д.Б. Подашев

Иркутский национальный исследовательский технический университет, Иркутск, Россия

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РЕЖИМОВ ОБРАБОТКИ И СИЛ РЕЗАНИЯ НА ШЕРОХОВАТОСТЬ ПОВЕРХНОСТИ ДЕТАЛЕЙ ИЗ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ ПРИ ЗАЧИСТКЕ ТОРЦЕВЫМИ ПОЛИМЕРНО-АБРАЗИВНЫМИ ЩЕТКАМИ

Необходимость замены ручного труда на механизированный и автоматизированный является актуальной проблемой для отечественного авиастроения. В статье рассмотрено влияния режимов обработки и сил резания на такой показатель качества поверхностного слоя деталей из алюминиевых сплавов, как шероховатость поверхности.

При проведении экспериментальных исследований использовались торцевые полимерно-абразивные щетки компании 3М марки Scotch-Brite™ Bristle BD-ZB. В качестве обрабатываемого материала выбран алюминиевый сплав В95ПчТ2 как типовой представитель высокопрочных алюминиевых сплавов, применяемых в авиастроении.

Комплекс экспериментальных исследований проводился при помощи современного металлообрабатывающего оборудования: вертикального обрабатывающего центра Deckel Maho DMC 635V. Достоверность полученных результатов обеспечивалась применением современных высокоточных средств измерений, таких как трехкомпонентный динамометрический комплекс Kistler 9253B23, а также профилограф-профилометр Taylor Hobson Form Talysurf i200, и последующей статистической обработкой экспериментальных данных.

В результате экспериментальных исследований выявлены зависимости поперечной и продольной шероховатости по параметру Ra от режимов обработки (деформации щетки, частоты вращения и продольной подачи), а также нормальной составляющей силы резания Py.

Получены эмпирические зависимости как поперечной, так и продольной шероховатости от режимов обработки, что позволяет прогнозировать ожидаемую шероховатость при проектировании технологического процесса изготовления деталей.

Поскольку в технической документации на многие детали каркаса летательных аппаратов присутствуют требования не только на предельное значение шероховатости поверхности, но и требования к направлению неровностей, полученные в ходе настоящего исследования уравнения могут быть эффективно использованы для решения практических задач в производственных условиях. Пользуясь полученными зависимостями, можно выбрать марку полимерно-абразивного инструмента и режимы обработки, которые позволят обеспечить все требования соответствующих нормативно-технических документов к шероховатости обработанной поверхности.

Ключевые слова: финишная обработка, торирвая полимерно-абразивная щетка, шероховатость поверхности, поперечная шероховатость, продольная шероховатость, режимы обработки, деформация щетки, частота вращения, продольная подача, силы резания, регрессионные уравнения.

D.B. Podashev

Irkutsk National Research Technical University, Irkutsk, Russian Federation

EXPERIMENTAL STUDY OF THE INFLUENCE OF PROCESSING MODES AND CUTTING FORCES ON THE SURFACE ROUGHNESS OF ALUMINUM ALLOYS PARTS WHEN CLEANING WITH END POLYMER-ABRASIVE BRUSHES

The need to replace manual labor with mechanized and automated is an urgent problem for the domestic aircraft industry. The article considers the study of the influence of processing modes and cutting forces on such an indicator of the quality of the surface layer of parts made of aluminum alloys as surface roughness.

In carrying out experimental studies, end-face polymer-abrasive brushes of the 3M company brand Scotch-Brite™ Bristle BD-ZB were used. Aluminum alloy V95PchT2 was chosen as the material to be processed, as a typical representative of high-strength aluminum alloys used in the aircraft industry.

A complex of experimental studies was carried out using modern metalworking equipment: vertical machining center Deckel Maho DMC 635V. The reliability of the obtained results was ensured by the use of modern, high-precision measuring instruments, such as the Kistler 9253B23 three-component dynamometer complex, as well as the Taylor Hobson Form Talysurf i200 profilometer, and subsequent statistical processing of the experimental data.

As a result of experimental studies, the dependences of the transverse and longitudinal roughness in terms of the Ra parameter on the processing modes (brush deformation, rotational speed and longitudinal feed), as well as the normal component of the cutting force Py, were revealed.

Empirical dependences of both transverse and longitudinal roughness on processing modes are obtained, which makes it possible to predict the expected roughness when designing the technological process for manufacturing parts.

Since the technical documentation for many parts of the frame of aircraft contains requirements not only for the limiting value of surface roughness, but also requirements for the direction of irregularities, the equations obtained in the course of this study can be effectively used to solve practical problems in production conditions. Using the obtained dependencies, one can choose the brand of polymer-abrasive tool and processing modes that will ensure all the requirements of the relevant regulatory and technical documents for the roughness of the machined surface.

Keywords: finishing, end polymer-abrasive brush, surface roughness, transverse roughness, longitudinal roughness, processing modes, brush deformation, rotation frequency, longitudinal feed, cutting forces, regression equations.

Задача повышения эффективности процесса и обеспечения требуемого качества поверхностного слоя при отделочно-зачистных и финишных операциях является актуальной для современного авиастроения. Отделочно-зачистная и финишная обработка деталей заключается в зачистке поверхностей с целью уменьшения параметров шероховатости, устранения дефектов на поверхностном слое от предыдущей операции, удаления заусенцев и скругления кромок.

Существует ряд работ, посвященных исследованию процесса обработки и формированию качества поверхностного слоя при различных видах обработки стальных поверхностей [1-4]. Множество работ посвящены формированию поверхностного слоя при различных видах виброабразивной, магнитно-абразивной и струйной обработки [5-19].

Исследованию процессов шлифования поверхностей изделий из различных материалов посвящены труды различных авторов [10-13].

Каждый из вышеперечисленных методов абразивной обработки можно охарактеризовать различным уровнем эффективности. Каждому из методов присущи определенные преимущества и недостатки, а также области эффективного применения.

Следует отметить, что при обработке жесткими инструментами затруднительно зачищать тонкий поверхностный слой с целью уменьшения шероховатости (особенно деталей из алюминие-

вых сплавов, широко применяемых в авиастроении) в связи с возможностью снятия определенного слоя материала и нарушения требуемой точности по размеру.

Методы объемной вибрационной обработки, струйной и другие методы обработки свободным абразивом являются весьма эффективными и активно применяются для финишной обработки металлических деталей с габаритными размерами до 300 мм. Однако для обработки крупногабаритных и длинномерных деталей, применение данных методов экономически нецелесообразно, поскольку для их реализации необходимо крупногабаритное и дорогостоящее оборудование, а также большой объем подготовительно-заключительных работ.

Таким образом, следует сделать вывод, что наиболее перспективным направлением, способным эффективно решать указанные проблемы по обеспечению качества финишной обработки, в том числе крупногабаритных, сложнопрофильных и длинномерных деталей с учетом особенностей их размеров и конструкций, является обработка полимерно-абразивными инструментами, которые обладают высокой эластичностью.

Эффективность применения подобных инструментов доказана рядом собственных исследований в данной области [14-16], а также работами других авторов [17-25].

Однако на сегодняшний день недостаточно изучен вопрос формирования поверхностного слоя деталей при таком виде обработки.

Для научно обоснованного выбора эластичных полимерно-абразивных инструментов и режимов обработки необходимы знания об их влиянии на показатели качества поверхностного слоя.

Достижимая шероховатость формируется в процессе обработки независимо от исходного состояния обрабатываемой поверхности. Ее параметры зависят от условий, режимов обработки, а также свойств обрабатываемого материала. Если шероховатость поверхности до обработки была

меньше достижимой, то в процессе обработки она увеличивается; если больше, то уменьшается до значения достижимой.

Для проведения экспериментальных исследований использовались торцевые полимерно-абразивные щетки компании 3М, показанные на рис. 1 и изготовленные из абразивного материала Зс^сИ-Вгке™. Параметры данных эластичных полимерно-абразивных щеток приведены в табл. 1.

Рис. 1. Торцевая щетка ВБ-7В состоит из 36 рядов, в ряде - 15 ворсин, всего 540 ворсин

Характеристики торцевых полимерно-абразивных щеток компании 3М

Таблица 1

Обозначение Цвет Зернистость Диаметр, мм Максимальная частота вращения, заявленная производителем, об/мин

Scotch-Brite™ Bristle BD-гВ Зеленый Р50 115 6000

Оранжевый Р80

Белый Р120

В качестве обрабатываемого материала использован сплав В95ПчТ2 как типовой представитель высокопрочных алюминиевых сплавов, широко применяемых в авиастроении.

Эксперименты по установлению зависимостей шероховатости по параметру Ra от режимов обработки проводились на опытных образцах, представляющих собой пластины размерами 3^20x100 мм (рис. 2) на вертикальном обрабатывающем центре Deckel Maho DMC 635V (рис. 3).

В процессе обработки силы резания фиксировались с помощью трехкомпонентного динамометра фирмы Kistler (Швейцария) модели 9253B23 (рис. 4).

Для изучения нормальной и тангенциальной составляющих силы резания, возникающих в процессе обработки, опытные образцы необходимо крепить в специальном приспособлении и обрабатывать при различных режимах обработки. Также это позволяет выявить зависимости показателей качества обработанной поверхности от режимов обработки и составляющих сил резания.

Рис. 2. Опытный образец

Рис. 3. Вертикальный обрабатывающий центр Deckel Maho DMC 635V

б

Рис. 4. Трехкомпонентный динамометрический комплекс:

а - динамометр К1811ег 9253В23; б - 8-канальный усилитель-преобразователь К1й1ег 5070А01110 и ноутбукс программным обеспечением DynoWare 2.4.1.6

Рис. 5. Профилограф-профилометр Taylor Hobson Form Talysurf i200

Продольная и поперечная шероховатость по параметру Ra измерялась на профилографе-профило-метре Taylor Hobson Form Talysurf i200 (рис. 5).

Исследовано влияние деформации щетки, частоты ее вращения, подачи и зернистости на продольную (Яапоп) и поперечную шероховатость (Яапр) обработанной поверхности.

Установлено (рис. 6), что поперечная шероховатость с увеличением деформации щетки растет. Это объясняется тем, что с увеличением деформации растет нормальная к поверхности составляющая силы резания, а следовательно, и увеличивается глубина внедрения единичных зерен в обрабатываемый материал.

С увеличением частоты вращения щетки (рис. 7) поперечная шероховатость растет. Это объясняется тем, что с увеличением скорости растет ударная составляющая силы резания.

В результате проведенного дисперсионного анализа установлено, что от продольной подачи поперечная шероховатость не зависит.

По полученным экспериментальным зависимостям поперечной шероховатости от деформации щетки АУ (мм) и частоты ее вращения п (об/мин) получено уравнение регрессии:

Ramu = b1 AY2+b2 n2+b3 AY+ b4n+ b5AYn + b6.

(1)

Значения коэффициентов Ь1-5 и свободного члена Ь6 в данном уравнении приведены в табл. 2.

В процессе обработки на плоскость действуют силы Рх, Ру и Рг, показанные на рис. 8.

Влияние нормальной к поверхности составляющей силы резания (Ру) на поперечную шероховатость при различных режимах резания хорошо видно по данным табл. 3.

На рис. 9 приведены зависимости параметра Яапоп от нормальной составляющей силы Ру, возникающей при различных режимах резания. Линейные зависимости свидетельствуют о прямом влиянии сил на шероховатость обработанной поверхности.

Влияние зернистости материала щеток можно проследить по приведенным на рис. 6, 7, 9 и в табл. 3 данным. С уменьшением зернистости с Р50 до Р120 параметр Яапоп уменьшается, поскольку с уменьшением зернистости увеличивается количество зерен, находящихся в контакте, и сила на одном зерне уменьшается.

Влияние режимов обработки на продольную шероховатость, т. е. шероховатость, сформированную параллельно направлению движения ворсин щетки, аналогично их влиянию на Яапоп и показано на рис. 10 и 11. Сопоставление Яапр по щеткам всех зернистостей с силами Ру по табл. 3 показывает, что зависимости продольной шероховатости от силы Ру также аналогичны зависимостям Яапоп.

Рис. 6. Зависимость поперечной шероховатости Ка от деформации ДГ при п = 1000 об/мин, 5 = 130 мм/мин для торцевых щеток: а - ВБ-7В Р50; б - ВБ-7В Р80; в - ВБ-7В Р120

Рис. 7. Зависимость поперечной шероховатости Ка от частоты вращения п при ДГ = 1,5 мм, 5 = 130 мм/мин для торцевых щеток: а - ВБ-7В Р50; б - ВБ-7В Р80; в - ВБ-7В Р120

Значения коэффициентов и свободного члена в уравнении (1)

Таблица 2

Коэффициент своб. член Щетка

BD-ZB Р50 BD-ZB Р80 BD-ZB Р120

b1 2,9 4 • 10-15 -0,05

b2 -2 • 10-7 3 • 10-7 -2 40-7

b3 -2,67 0,64 0,295

b4 2,6 • 10-3 4 • 10-4 7 -10-4

b5 1 • 10-9 1 • 10-9 1 • 10-9

Ьб -0,712 -0,06 0,32

Таблица 3

Влияние составляющей силы резания (Ру) на шероховатость поверхности при обработке плоскостей торцевыми щетками ВБ-2В различной зернистости при 5 = 130 мм/мин

Режим обработки Ру, H Поперечная шероховатость Капоп, мкм Продольная шероховатость Капр, мкм

n, об/мин AY, мм BD-ZB Р50 BD-ZB Р80 BD-ZB Р120 BD-ZB Р50 BD-ZB Р80 BD-ZB Р120

500 1,5 151,76 3,06 1,17 0,95 0,83 0,72 0,64

1000 180,01 4,21 1,60 1,15 1 0,80 0,65

1250 190,76 4,75 1,87 1,21 1,11 0,82 0,65

1600 202,03 5,46 2,31 1,26 1,28 0,84 0,66

1000 0,5 121,01 1,08 0,96 0,95 0,49 0,6 0,60

1 148,01 1,92 1,28 1,06 0,73 0,7 0,62

1,5 180,01 4,21 1,6 1,15 1 0,8 0,65

2 217,01 7,95 1,92 1,21 1,29 0,9 0,68

По полученным экспериментальным зависимостям продольной шероховатости от деформации щетки ДГ (мм) и частоты ее вращения п (об/мин) получено уравнение регрессии:

Ra

пр = di •AY2+d2 d3 AY+ +d4 n+ d5 AY n +d6.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

2

(2)

Значения коэффициентов С1-5 и свободного члена С6 в данном уравнении приведены в табл. 4.

По результатам исследования можно отметить, что применение торцевых полимерно-абразивных щеток для финишной обработки плоскостей является целесообразным. В зависимости от требований по параметрам шероховатости на изделие можно эффективно управлять процессом за счет режимов обработки и зернистости материала щеток.

Рис. 8. Схема действующих сил

Яа ПОП-

8

ш

1

•___ • 2 ▲ _ ■■ 1

—- г ■ * ■ 3 *-*-

120

140

160

180

200 Ру Н

Рис. 9. Зависимость поперечной шероховатости от силы резания Ру для щеток: 1 - ББ-2Б Р50; 2 - ББ-гБ Р80; 3 - ББ-гБ Р120

2.5

, мкм

/?я1ф. мкм

1,5

0.5

0

¿4 *

( | | I

1.25

0.75 0.5 0.25 0

1 А ' i

к__^ 1 ___.

1 1

J 1 Л

0 0,5 1 1.5 А 7. мм 0 0.5 1 1,5 А Г. мм

Лвпр. МКМ 1

0.8 0,6 0.4 0.2

0

1 >

< > * ► <

► < ► ч

<

0 0,5 1 1.5 А К мм

Рис. 10. Зависимость продольной шероховатости Яа от деформации Д7 при п = 1000 об/мин, 5 = 130 мм/мин для торцевых щеток: а - ББ-2Б Р50; б - ББ-2Б Р80; в - ББ-2Б Р120

Яйпр. МКМ 2

1.5 1

0.5

0

К

| > 1

1 I 1 , • •

Л7/|1р, мкм 1.25

1

0,75 0,5 0,25

J 1 1 4

к 1 . 1 а

1

1 1 Ж

/?С/|ф. МКМ 1

0 500 1000 1500 и,

об/мин

0 500 1000 1500 я,

об/мин

б

0.8 0,6 0,4 0.2

< ► < ► ♦ >

) ► /

1-< ►

0 500 1000 1500 я,

об/мин

в

Рис. 11. Зависимость продольной шероховатости Яа от частоты вращения п при Д7 = 1,5 мм, 5 = 130 мм/мин для торцевых щеток: а - ББ-2Б Р50; б - ББ-2Б Р80; в - ББ-2Б Р120

Таблица 4

Значения коэффициентов и свободного члена в уравнении (2)

Коэффициент и своб. член Щетка

ББ-гБ Р50 ББ-гБ Р80 ББ-гБ Р120

0,05 210-15 0,01

110-7 -910-8 -4 10-9

й3 0,405 0,2 0,029

й4 210-4 310-4 310-5

й5 110-9 110-9 110-9

йб -0,02 0,29 0,558

Проведенные экспериментальные исследования шероховатости поверхности при обработке

торцевыми щетками показали, что с увеличение деформации инструмента, частоты вращения и зернистости щеток значение показателя Яа увеличивается, изменение подачи на шероховатость не влияет. Установлено, что шероховатость по параметру Яа имеет прямую зависимость от нормальной составляющей силы резания Ру.

Полученные эмпирические зависимость (1) и (2) позволяют прогнозировать ожидаемую шероховатость при проектировании технологического процесса изготовления детали.

Если в нормативно-технической документации на изготавливаемое изделие есть ограничения как

по поперечной, так и по продольной шероховатости, то, пользуясь полученными зависимостями, можно выбрать марку полимерно-абразивной щетки и режимы обработки, которые позволят обеспечить требуемое значение шероховатости поверхности.

Таким образом, полученные в результате исследования данные и уравнения регрессии могут быть эффективно использованы для решения практических задач в производственных условиях.

Библиографический список

1. Surface roughness of steel in turning with metal buildup on the tool / D.I. Tokarev, A.A. Drozdov, L.D. Sirotenko, E.V. Matygullina // Russian Engineering Research. - 2019. - Vol. 39, № 10. - P. 886-888.

2. Research on Processing Efficiency and Contact Characteristics of M300 Steel Surface Grinding with Elastic Abrasives / X. Wu, Z. Chen, T. Zhou, C. Ma, X. Shu, J. Dong // Jixie Gongcheng Xuebao // Journal of Mechanical Engineering. - 2018. - Vol. 54, iss. 1. - P. 171-177.

3. Wu X.-J., Zhou T.-Z., Tong Z.-X. Experimental study on surface quality in elasticity ball-end grinding of m330 steel // Journal of Computational and Theoretical Nanoscience. - 2017. - Vol. 14, iss. 11. - P. 5372-5377.

4. Experimental study on flexible abrasive grinding of M330 steel / X. Wu, X. Yu, R. Liu, Q. Wu // Nami Jishu yu Jingmi Gongcheng. Nanotechnology and Precision Engineering. - 2015. - Vol. 13, iss. 3. - P. 199-204.

5. Зверовщиков В.З., Зверовщиков А.Е., Зверовщиков Е.А. Повышение эффективности объемной центробежной отделочно-упрочняющей обработки деталей в контейнерах с планетарным вращением // Упрочняющие технологии и покрытия. - 2007. - № 12. - С. 3-10.

6. Investigation on the polishing of aspheric surfaces with a doughnut-shaped magnetic compound fluid (MCF) tool using an industrial robot / M. Feng, T. Bitoh, M. Nomura, T. Fujii, Y. Wu, J. Zeng, Y. Wang // Precision Engineering. - 2020. - Vol. 61. - P. 182-193.

7. Fowler G., Pashby I.R., Shipway P.H. The effect particle hardness and shape when abrasive water jet milling titanium alloy TI6AL4V // Wear. - 2009. - Vol. 266, № 7-8. - P. 613-620.

8. Tamarkin M.A., Tishchenko E.E., Vyalikov I.L. Increased efficiency of vibroabrasive machining in the presence of ultrasound // Russian Engineering Research. - 2015. -Vol. 35, № 10. - P. 740-744.

9. Magnetic abrasive finishing of cutting tools for highspeed machining of titanium alloys / H. Yamaguchi, M. Tan, A.K. Srivastava, F. Hashimoto // CIRP Journal of Manufacturing Science and Technology. - 2014. - Vol. 7, № 4. - P. 299-304.

10. Свирщев В.И., Подборнов И.В. Зубаирова Л.Х., Тепловой баланс при плоском торцовом планетарном шлифовании // Вестник ИжГТУ. - 2011. - № 1 (49). - С. 11-13.

11. Experimental investigation on grinding surface condition of 9MN2V under different tempering processes / D. Dong, G. Guo, Q. An, M. Chen // International Journal of Abrasive Technology. - 2012. - Vol. 5, № 4. - P. 271-285.

12. Prziwara P., Breitung-Faes S., Kwade A. Impact of grinding aids on dry grinding performance, bulk properties and surface energy // Advanced Powder Technology. -2018. - Vol. 29, № 2. - P. 416-425.

13. A study on prediction of grinding surface roughness / D.D. Trung, N.T. Nguyen, H.T. Dung, N. Van Thien, T.T. Hong, T.N. Giang, N.T. Tu, L.X. Hung // Lecture Notes in Networks and Systems. - 2021. - Vol. 178. - P. 102-111.

14. Dimov Yu.V., Podashev D.B. Edge Forces in Machining by Abrasive Brushes // Russian Engineering Research. - 2017. - Vol. 37, № 2. - P. 117-121.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

15. Dimov Yu.V., Podashev D.B. Efficient Machining by Elastic Abrasive Wheels // Russian Engineering Research. - 2017. - Vol. 37, № 7. - P. 655-659.

16. Dimov Yu.V., Podashev D.B. Rounding the sharp edges of machine parts by means of elastic abrasive tools // Russian engineering research. - 2013. - Vol. 33, № 11. - P. 632-638.

17. Абрашкевич Ю.Д., Мачишин Г.М. Эффективная эксплуатация полимерно-абразивной щетки // Вестник Харьковского национального автомобильно-дорожного университета. - 2016. - Вып. 73. - С. 59-62.

18. Дядя С.И. Обоснование выбора полимерно-абразивного инструмента для выполнения отделочных операций // Новые материалы и технологии в металлургии и машиностроении. - Запорожье: Изд-во запорожского национального технического университета, 2010. - № 2. - С. 145-148.

19. Китов А.К. Определение геометрических и силовых параметров контакта ворса полимерно-абразивной щетки с поверхностью детали // Механика деформируемых сред в технологических процессах: сборник научных трудов. - Иркутск, 1997. - С. 23-28.

20. Макаров В.Ф., Виноградов А.В. Измерение профиля скругленных кромок образцов при исследовании обработки кромок дисков ГТД абразивно-полимерными щетками // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение, материаловедение. - 2010. - Т. 12, № 2. - С. 106-115.

21. Пини Б.Е., Яковлев Д.Р. О некоторых технологических возможностях щёток с абразивно-полимерным волокном // Известия МГТУ «МАМИ». - 2009. - № 1 (7). - С. 148-151.

22. Проволоцкий А.Е., Негруб С. Л. Использование полимерабразивного эластичного инструмента на операциях чистовой обработки // Вестник Харьковского национального автомобильно-дорожного университета. -2006. - № 33. - С. 106-108.

23. Устинович Д.Ф. Экспериментальное исследование качества плоских поверхностей при обработке дисковыми абразивными щетками // Вестник Полоцкого государственного университета. Серия В: Промышленность. Прикладные науки. - 2009. - № 8. - С. 130-134.

24. Han Q., Zhang B. Evolution of surface roughness of TI plate in abrasive-less polishing // Advanced Materials Research. - 2010. - Vol. 139-141. - P. 844-847.

25. Development of technological restrictions when operating disc polymer-abrasive brushes / P. Tryshyn, N. Honchar, E. Kondratiuk, D. Stepanov // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. - 2020. - Vol. 6(1 (108)). - P. 27-33.

References

1. D.I. Tokarev, Drozdov A.A., Sirotenko L.D., Matygullina E.V. Surface roughness of steel in turning with metal buildup on the tool. Russian Engineering Research, 2019, vol. 39, no. 10, pp. 886-888.

2. Wu X., Chen Z., Zhou T., Ma C., Shu X., Dong J. Research on Processing Efficiency and Contact Characteristics of

M300 Steel Surface Grinding with Elastic Abrasives. Journal of Mechanical Engineering, 2018, vol. 54, iss. 1, pp. 171-177.

3. Wu X.-J., Zhou T.-Z., Tong Z.-X. Experimental study on surface quality in elasticity ball-end grinding of m330 steel. Journal of Computational and Theoretical Nanoscience, 2017, vol. 14, iss. 11, pp. 5372-5377.

4. Wu X., Yu X., Liu R., Wu Q. Experimental study on flexible abrasive grinding of M330 steel. Nami Jishu yu Jingmi Gongcheng. Nanotechnology and Precision Engineering, 2015, vol. 13, iss. 3, pp. 199-204.

5. Zverovshchikov V.Z., Zverovshchikov A.E., Zverov-shchikov E.A. Povyshenie effektivnosti ob"emnoi tsentro-bezhnoi otdelochno-uprochniaiushchei obrabotki detalei v konteinerakh s planetarnym vrashcheniem. Uprochniaiushchie tekhnologii ipokrytiia, 2007, no. 12, pp. 3-10.

6. Feng M., Bitoh T., Nomura M., Fujii T., Wu Y., Zeng J., Wang Y. Investigation on the polishing of aspheric surfaces with a doughnut-shaped magnetic compound fluid (MCF) tool using an industrial robot. Precision Engineering, 2020, vol. 61, pp. 182-193.

7. Fowler G., Pashby I.R., Shipway P.H. The effect particle hardness and shape when abrasive water jet milling titanium alloy TI6AL4V. Wear, 2009, vol. 266, no. 7-8, pp. 613-620.

8. Tamarkin M.A., Tishchenko E.E., Vyalikov I.L. Increased efficiency of vibroabrasive machining in the presence of ultrasound. Russian Engineering Research, 2015, vol. 35, no. 10, pp. 740-744.

9. Yamaguchi H., Tan M., Srivastava A.K., Hashimoto F. Magnetic abrasive finishing of cutting tools for high-speed machining of titanium alloys. CIRP Journal of Manufacturing Science and Technology, 2014, vol. 7, no. 4, pp. 299-304.

10. Svirshchev V.I., Podbornov I.V. Zubairova L.Kh., Teplovoi balans pri ploskom tortsovom planetarnom shlifovanii [Thermal balance for flat face planetary grinding]. VestnikIzhGTU, 2011, no. 1 (49), pp. 11-13.

11. Dong D., Guo G., An Q., Chen M. Experimental investigation on grinding surface condition of 9MN2V under different tempering processes. International Journal of Abrasive Technology, 2012, vol. 5, no. 4, pp. 271-285.

12. Prziwara P., Breitung-Faes S., Kwade A. Impact of grinding aids on dry grinding performance, bulk properties and surface energy. Advanced Powder Technology, 2018, vol. 29, no. 2, pp. 416-425.

13. Trung D.D., Nguyen N.T., Dung H.T., Van N. Thien, Hong T.T., Giang T.N., Tu N.T., Hung L.X. A study on prediction of grinding surface roughness. Lecture Notes in Networks and Systems, 2021, vol. 178, pp. 102-111.

14. Dimov Yu.V., Podashev D.B. Edge Forces in Machining by Abrasive Brushes. Russian Engineering Research, 2017, vol. 37, no. 2, pp. 117-121.

15. Dimov Yu.V., Podashev D.B. Efficient Machining by Elastic Abrasive Wheels. Russian Engineering Research, 2017, vol. 37, no. 7, pp. 655-659.

16. Dimov Yu.V., Podashev D.B. Rounding the sharp edges of machine parts by means of elastic abrasive tools. Russian engineering research, 2013, vol. 33, no. 11, pp. 632-638.

17. Abrashkevich Iu.D., Machishin G.M. Effek-tivnaia ekspluatatsiia polimerno-abrazivnoi shchetki [Effective operation of the polymer abrasive brush]. Vestnik kharkovskogo natsional'nogo avtomobil'no-dorozhnogo universiteta, 2016, iss. 73, pp. 59-62.

18. Diadia S.I. Obosnovanie vybora polimerno-abraziv-nogo instrumenta dlia vypolneniia otdelochnykh operatsii [Rationale for the selection of polymer-abrasive tools for finishing operations]. Novye materialy i tekhnologii v metallurgii i

mashinostroenii. Izdatelstvo zaporozhskogo natsional'nogo tekhnicheskogo universiteta, 2010, no. 2, pp. 145-148.

19. Kitov A.K. Opredelenie geometiicheskikh i silovykh parametrov kontakta vorsa polimerno-abrazivnoi shchetki s poverkhnost'iu detali [Determination of geometric and force parameters of the polymer-abrasive brush pile contact with the workpiece surface]. Mekhanika deformiruemykh sred v tekhnologicheskikh protsessakh: sbornik nauchnykh trudov. Irkutsk, 1997, pp. 23-28.

20. Makarov V.F., Vinogradov A.V. Izmerenie profflia skrug-lennykh kromok obraztsov pri issledovanii obrabotki kromok dis-kov GTD abrazivno-polimernymi shchetkami [Measuring the profile of rounded edges of samples in the study of machining edges of GTE disks with abrasive-polymer brushes]. Vestnik permskogo natsional'nogo issledovatel'skogo politekhnicheskogo universiteta. Ma-shinostroenie, materialovedenie, 2010, vol. 12, no. 2, pp. 106-115.

21. Pini B.E., Iakovlev D.R. O nekotorykh tekhnologiches-kikh vozmozhnostiakh shchetok s abrazivno-polimernym voloknom [About some technological possibilities of brushes with abrasive-polymer fiber]. Izvestiia MGTU «MAMI», 2009, no. 1 (7), pp. 148-151.

22. Provolotskii A.E., Negrub S.L. Ispol'zovanie polime-rabrazivnogo elastichnogo instrumenta na operatsiiakh chistovoi obrabotki [Use of Polymer Abrasive Elastic Tools in Finishing Operations]. Vestnik khar'kovskogo natsional'nogo avtomobil'no-dorozhnogo universiteta, 2006, no. 33, pp. 106-108.

23. Ustinovich D.F. Eksperimental'noe issledo-vanie kachestva ploskikh poverkhnostei pri obrabotke diskovymi abrazivnymi shchetkami [Experimental study of the quality of flat surfaces during machining with abrasive disc brushes]. Vestnik Polotskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriia V: Promyshlennost'. Prikladnye nauki, 2009, no. 8, pp. 130-134.

24. Han Q., Zhang B. Evolution of surface roughness of TI plate in abrasive-less polishing. Advanced Materials Research, 2010, vol. 139-141, pp. 844-847.

25. Tryshyn P., Honchar N., Kondratiuk E., Stepanov D. Development of technological restrictions when operating disc polymer-abrasive brushes. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2020, vol. 6(1 (108)), pp. 27-33.

Поступила: 20.08.2022

Одобрена: 01.11.2022

Принята к публикации: 01.12.2022

Об авторе

Подашев Дмитрий Борисович (Иркутск, Россия) -кандидат технических наук, доцент кафедры конструирования и стандартизации в машиностроении ИРНИТУ (Россия, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83, e-mail: dbp90@mail.ru).

About the author

Dmitriy B. Podashev (Irkutsk, Russian Federation) -Ph.D. in Technical Sciences, Ass. Professor of Department of Design and Standardization in Mechanical Engineering, Irkutsk National Research Technical University (83, Lermontov str., Irkutsk, 664074, Russian Federation, e-mail: dbp90@mail.ru).

Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.

Конфликт интересов. Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов.

Вклад 100 %.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.