CC BY
4
ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКОЙ И ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
УДК 621.7.077; 621.77.014
DOI: 10.24412/2071-6168-2021-10-608-611
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ДЕФОРМАЦИИ ВТУЛКИ ПО ДЛИНЕ ФРЕЗЕРНОЙ ОПРАВКИ
М.Н. Богомолов
Для определения необходимого осевого натяга комплекта резиновых прокладок поставлен специальный эксперимент на упрощенной модели оправки, состоящей из стальной втулки уменьшенного диаметра и толщины, в которую вставлены аналогичные резиновые шайбы. Внутри втулки на комплект резиновых шайб воздействуют два пуансона: подвижный и неподвижный. Перемещения подвижного пуансона, а также изменения диаметра стальной втулки в среднем сечении измеряли индикатором часового типа. Показано, что значительное превышение натяга может вызвать дополнительные погрешности в осевом сечении обрабатываемой втулки.
Ключевые слова: нежесткая втулка, фрезерование, вибрации, центрирующая оправка, виброустойчивость, упругие и пластические деформации.
При фрезеровании тонкостенных втулок появляются вибрации, ввиду наличия периодически меняющихся сил резания [1-6]. Для их предотвращения было предложено применять виброгасящую оправку с упругопластическим элементом из полиуретана или резины [7-11].
Для определения характера распределения деформаций при сжатии резиновых колец в замкнутой втулке, был поставлен упрощенный эксперимент на стальной втулке в масштабе 1:5 (рис. 1).
Ю
3 йкладыша
с* 0\ Ш1 <*> •¿1
Рис. 1. Уменьшенная в 5раз модель виброгасящей оправки
Внутрь втулки вставили 3 шайбы из резины 1Н-1ТМКЩ-С-10 ГОСТ 7338-90 толщиной 10 мм. На комплект шайб воздействовали двумя пуансонами: левым с центровым отверстием, на который воздействовали подвижной пинолью с центром, и правым, неподвижно закрепленным в патроне станка. Изменения диаметра стальной втулки измерялось в двух плоскостях и в трех различных точках для каждой плоскости.
На рис. 2 представлено фото проведения эксперимента.
Перемещение пиноли задней бабки измерялось с помощью индикатора часового типа, а диаметры сечений измеряли микрометром. Результаты эксперимента занесены в табл. 1.
Рис. 2. Экспериментальная установка для определения радиальной деформации стальной втулки при сжатии пакета резиновых шайб осевой нагрузкой
Таблица 1
Результаты эксперимента по определению характера распределения деформации __при сжатии резиновых колец в замкнутой втулке_
Номер опыта Перемещение, мм. Замеры в го ризонтальной плоскости в мм Замеры в вертикальной плоскости в мм
Торец 1 Середина Торец 2 Торец 1 Середина Торец 2
0 0 21,84 21,85 21,84 21,84 21,82 21,83
1 1 22,00 22,20 21,90 22,00 22,16 21,95
2 2 22,15 22,55 22,01 22,10 22,48 22,00
3 3 22,21 22,95 22,2 22,17 23,02 22,15
4 4 22,15 23,38 22,17 22,14 23,35 22,08
5 5 22,08 24,02 22,09 22,11 23,90 22,06
6 6 22,20 24,3 22,14 22,21 24,35 22,10
7 7 22,21 24,80 22,14 22,21 24,80 22,13
Из анализа таблицы, можно сделать вывод, что центральная часть втулки наиболее подвержена деформациям. Об этом говорит увеличение диаметра в «средней» части цилиндра на 2,95 мм при осевом перемещении пуансона на 7 мм. При этом диаметры торцов тоже увеличиваются, но в значительно меньшей степени и примерно одинаково.
Для удобства анализа разности средних диаметров торцовых сечений втулки, табл. 1 преобразована к виду (табл. 2), где в среднем столбце показана разность диаметров на торцах при различной степени нажатия на резиновую вставку.
Таблица 2
Сопоставление разности средних диаметров торцовых сечений втулки_
Номер опыта Перемещение, мм. Торец 1, мм Разность ср. знач. Торец 2, мм
в гориз. Плоск. в вертик. Плоск. Среднее значение Среднее значение в гориз. Плоск. в вертик. Плоск.
0 0 21,84 21,84 21,84 0,005 21,835 21,84 21,83
1 1 22,00 22,00 22,00 0,005 21,925 21,90 21,95
2 2 22,15 22,10 22,125 0,12 22,005 22,01 22,00
3 3 22,21 22,17 22,19 0,125 22,175 22,2 22,15
4 4 22,15 22,14 22,145 0,02 22,125 22,17 22,08
5 5 22,08 22,11 22,095 0,02 22,075 22,09 22,06
6 6 22,20 22,21 22,205 0,085 22,12 22,14 22,10
7 7 22,21 22,21 22,21 0,075 22,135 22,14 22,13
Имеющаяся разность показывает, что диаметр торца, ближнего к месту приложения нагрузки, вначале увеличивается до разности 0,125 мм, затем разность падает (рис. 3) до плато 0,02 мм, потом снова скачком возрастает и снова падает.
Этот факт можно объяснить тем, что до приложения осевой силы к резине, стальные пуансоны заходили во втулку на 2 мм. По мере увеличения силы нажатия подвижный пуансон постепенно вдавливается внутрь исследуемого образца и точка максимального приложения осевой силы постепенно смещается внутрь образца, что приводит изменению схемы нагруже-ния.
В пределе стальная втулка получает значительные остаточные пластические деформации (рис. 4).
Данные таблицы и фото на рис. 4 подтверждают, что деформация резины в замкнутом объеме носит характер трехосного сжатия.
Известия ТулГУ. Технические науки. 2021. Вып. 10
0,14
01234567 НОМЕР ОПЫТА/ПЕРЕМЕЩЕНИЕ, ММ
Рис. 3. Экспериментальная зависимость разности радиальной деформации стальной
втулки на торцах
Рис. 4. Пластически деформированная стальная втулка под действием трехосного сжатия резины
Выводы:
1. Данные эксперимента показывают, что деформация втулки по крайним торцам примерно одинакова.
2. Изменение разности диаметров может быть вызвано перемещением места приложения осевой силы.
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научно-исследовательского проекта «Аспиранты» №°20-38-90248\20-РФФИ.
Список литературы
1. Parka S.Y., Choi W.J., Choi C.H., Choi H.S. Effect of drilling parameters on hole quality and delamination of hybrid GLARE laminate // Composite Structures. 2018. Vol. 185. P. 684-698.
2. Krzysztof J. Kalinski, Marek A. Galewski. Optimal spindle speed determination for vibration reduction during ball-end milling of flexible details. International Journal of Machine Tools and Manufacture. Volume 92, May 2015. P. 19-30.
3. Zagorski I., Kulisz M., Semeniuk A., Malec A. Artificial neural network modelling of vibration in the milling of AZ91D alloy. Advances in Science and Technology / Research Journal. Volume 11, Issue 3, September 2017. P. 261-269. DOI: 10.12913/22998624/76546.
4. Comak A., Budak E. Modeling dynamics and stability of variable pitch and helix milling tools for development of a design method to maximize chatter stability. Precision Engineering, 2017, 47. P. 459-468.
5. Wu S., Li R., Liu X., Yang L., Zhu M.: Experimental study of thin wall milling chatter stability nonlinear criterion. Procedia CIRP, 2016. 56. P. 422 - 427.
6. Yang Y., Zhang W-H., Ma Y-Ch., Wan M.: Chatter prediction for the peripheral milling of thin-walled workpieces with curved surfaces. International Journal of Machine Tools &Manufacture, 2016. 109. P. 36-48.
7. Ямников А.С., Богомолов М.Н. Центрирующая оправка повышенной виброустойчивости для фрезерования тонкостенных втулок // Черные металлы». 2019. №5. С. 52-57.
8. Ямников А.С., Богомолов М.Н., Чуприков А.О. Фрезерная базирующе - зажимная оправка // Технология машиностроения. 2019. № 12. С. 13-17.
9. Богомолов М.Н., Ямников А.С. Снижение влияния динамических нагрузок на качество поверхности фрезерованных тонкостенных втулок // Справочник. Инженерный журнал. №5. 2021. С. 38-42.
10. Богомолов М.Н., Чуприков А.О., Ямников А.С. Оправка для закрепления тонкостенных цилиндрических заготовок // Патент России № 2688019, B23B31/40. Опубл. 17 мая 2019. Бюл. №14.
11. Богомолов М.Н. Моделирование динамики фрезерования сложнопрофильных деталей // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2017. Вып. 5. С. 371-376.
Богомолов Максим Николаевич, аспирант, max2062@mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
EXPERIMENTAL DETERMINATION OF THE DISTRIBUTION OF SLEEVE DEFORMATION ALONG THE LENGTH OF THE MILLING MANDREL
M.N. Bogomolov
To determine the required axial tension of a set of rubber gaskets, a special experiment was carried out on a simplified mandrel model consisting of a steel sleeve of reduced diameter and thickness, into which similar rubber washers are inserted. Inside the sleeve, two punches act on a set of rubber washers: movable and stationary. The movements of the movable punch, as well as changes in the diameter of the steel sleeve in the middle section, were measured by a clock-type indicator. It is shown that a significant excess of tension can cause additional errors in the axial section of the processed sleeve.
Key words: non-rigid sleeve, milling, vibrations, centering mandrel, vibration resistance, elastic and plastic deformations.
Bogomolov Maxim Nikolaevich, postgraduate, max2062@mail.ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.9.047
DOI: 10.24412/2071-6168-2021-10-611-619
ВЛИЯНИЕ ФОРМЫ ИМПУЛЬСОВ НАПРЯЖЕНИЯ НА ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКУЮ ОБРАБОТКУ
В.М. Волгин, В.Н. Сидоров, Т.Б. Кабанова, А.Д. Давыдов
Рассмотрено влияние формы импульсов напряжения на электрохимическую обработку (ЭХО). Построены графики изменения напряжения, изменения торцевого зазора при различных значениях входных параметров. Было выявлено, что при малой длительности импульсов переход от ЭХО с постоянным напряжением к импульсной ЭХО не оказывает существенно влияния на величину торцевого межэлектродного зазора, форма импульса не сказывается на показателях обработки и существенным образом улучшить условия эвакуации продуктов обработки с использования импульсов специальной формы невозможно.
Ключевые слова: форма импульсов напряжения, электрохимическая обработка, постоянное напряжение, импульсная ЭХО.
Введение. Электрохимическая обработка (ЭХО) - это обработка, основанная на процессе анодного растворения, в которой заготовка, являющаяся анодом, и электрод-инструмент (ЭИ), являющийся катодом, разделены межэлектродным зазором (МЭЗ), который заполнен раствором электролита. На скорость анодного растворения металла при ЭХО влияет характер и
611
