CC BY
16
О.И.Ключников, Д.М.Хангоров
Экспериментальное определение влияния разгрузки заготовок на остаточные деформации после фрезерования
Проблема коробления маложестких авиационных деталей после фрезерования является следствием влияния технологических параметров, а также следствием перераспределения термических напряжений в заготовке в результате удаления значительных объемов материала. Использование эффекта перераспределения термических напряжений в заготовке в результате определенного порядка удаления припуска, например, локального высверливания отверстий, является одним из методов снижения остаточных деформаций маложесткой детали после механической обработки.
Основными задачами, решаемыми при выполнении данных экспериментальных исследований, являлось дальнейшее развитие и подтверждение применимости методики, заключающейся в предварительной разгрузке заготовок путём высверливания отверстий с целью уменьшения поводок деталей [1].
Первоначальным этапом, предшествующем проведению эксперимента было проведение работы по определению количества образцов и их габаритных размеров. Вторым этапом было определение количества высверливаемых отверстий в каждом образце и их расположения, а также определение геометрических параметров высверливаемых отверстий.
Итак, было выбрано 7 образцов пластин с различным количеством и расположением отверстий, находящихся с одной стороны, 2 образца пластин с различным количеством и расположением отверстий, находящихся с двух сторон, а также 1 образец без отверстий, с которым впоследствии сравнивалась величина деформации каждого образца. Некоторые образцы приведены на рис. 1.
— *
; ю г-: г у о"
— V. ""с
1 15П
е © ' о о
о ь "о" о"
1 1
1
1...........~а
5в,25
1 ^-
1 1
1 1 -4
1
Рис. 1. Некоторые схемы образцов
[g] Технология машиностроения
В качестве заготовок для образцов использовали пластины толщиной 25 мм из сплава В95пчТ2 ОСТ 190125-83, наиболее широко применяемого в производстве панелей и обшивок. Образцы изготавливали в виде пластин с размерами 150x100x25 мм, которые обрабатывав согласно типовому технологическому процессу изготовления крупногабаритных авиационных деталей. Длинную сторону образца-пластины располагали по направлению прокатки листа, то есть направление волокон в пластине расположено вдоль размера 150 мм, с целью уменьшения разброса результатов экспериментов.
Весь процесс проведения эксперимента состоял из четырёх этапов.
Первым этапом обработки пластин была обработка базовой плоскости, а на образцах, где впоследствии предстояло производить двухстороннюю разгрузку, производилась обработка двух базовых поверхностей.
Обработка баз производилась на вертикально- фрезерном станке с ЧПУ ФП-7МН7 концевой фрезой 4221-5203 Р9К5 ГОСТ 23248-78. Геометрические параметры фрезы: диаметр 30 мм; длина режущей части 50 мм; радиус 3 мм; а = 6°; у = 10°. Использовались следующие режимы: S-300 мм\мин; N=1445 о6\мин; 1=3 мм.
Технологические этапы обработки баз были следующими: зажим заготовки на столе станка в тисах, установка необходимых режимов резания, обработка пластины в размер 22 мм (рис. 2).
Пластина, где впоследствии производилась двухсторонняя разгрузка, после обработки одной базовой плоскости в размер 23 мм переворачивалась, и производилась обработка второй базовой плоскости в размер 21 мм.
У /
Щ/
-Ул/
у
у
¿аготсака
/---
Тиски
Рис. 2. Обработка базовой плоскости
Следующим этапом проведения эксперимента было высверливание отверстий в образцах.
Высверливание отверстий производили на вертикально-фрезерном станке с ЧПУ ФП-7МН7 концевой фрезой 2223-3651 Р9К5 ГОСТ 23248-78 диаметром 12 мм, радиусом 3 мм, длиной режущей части 50 мм; а = 6°; у = 10°. Использовались следующие режимы: Б= 100 мм\мин; N=1445 об\мин.
Технологические этапы высверливания отверстий: установка заготовки на стол станка и зажим её прихватами, установка фрезы в ноль по заготовке, запуск заранее составленной программы.
Образец с двухсторонней обработкой после высверливания отверстий с одной стороны переворачивался, и все этапы повторялись заново.
По окончании обработки все образцы нумеровались своим номером. На рис. 3 приведены несколько типов образцов после высверливания отверстий,
.....................>.J|||p
Рис. 3. Фото образцов
-pi—.—'—.—il'kC^
■<,:UL„ J
7Ж
; S \
I \/Wy \ .{
; .....1
'3V- 11
■J........
уу'а *
rffn v/Xs'' j 1 y/sfl f
\{ \
1 4 ^г- ■...........> r..........i
V [
¡2..................]
Рис. 4. Схемы обработки пластины
Технология машиностроения
Рис. 5. График изменения величины деформации от типа образцов
После разгрузки образцов выполняли этап обработки в размер 2 мм. Данная обработка проводилась на верти-кально-фрезерном станке с ЧПУ ФП-7МН7 концевой фрезой 4221-5203 Р9К5 ГОСТ 23248-78. Геометрические параметры фрезы: диаметр 30 мм; длина режущей части 50 мм; радиус 3 мм; а = 6°; у = Ю°. Использовались следующие режимы: 5=300 мм\мин; N=1445 об\мин; 1=5 мм.
Технологические этапы обработки были следующими: установка образца на стол станка и зажим его прихватами (рис. 4), установка необходимых режимов резания, обработка другой части пластины в размер 12 мм, перезажим образца прихватами, обработка второй половины пластины в размер 12 мм, обработка следующей части пластины в размер 2 мм, перезажим образца прихвата ми, обработка второй половины пластины в размер 2 мм.
При обработке образцов с двухсторонним расположением отверстий вначале обрабатывалась одна сторона пластины в размер 11.5 мм, после образец переворачивался и производилась обработка второй половины уже в окончательный размер 2 мм. Д/\я получения достоверных результатов каждый образец изготавливали в количестве трех экземпляров.
Заключительным этапом эксперимента было проведение замеров величины деформации пластин, которые проводились с использованием контрольно-измерительной машины. Технология контроля остаточных деформаций
образцов соответствовала последовательности выполнения контрольной операции реальной детали.
На основе проведенных экспериментальных исследований определено влияние способа разгрузки образца на величину его остаточных деформаций после механической обработки. Наилучшие результаты получены для образцов с равномерным по площади заготовки расположением отверстий (образец 6), а также для образцов с двусторонней обработкой (образцы 7, 8, 9, 10). Дальнейшие исследования предполагают статистическую обработку полученных результатов, построение уравнений регрессии с целью установления математических связей между технологическими приемами изготовления изделия и остаточными деформациями, возникающими после операции фрезерования.
Библиографический список
1. Ключников С,И., Карелина H.A. Параметр интенсивности обработки как обобщенная характеристика управления процессом резания. Высокие технологии, фундаментальные и прикладные исследования, образование // Сборник трудов Второй международной научно-практической конференции "Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности" 07-09.01.2006, Санкт-Петербург, Россия / Под ред. А.П.Кудинова, Г.Г.Матвиенко, В.Ф.Самохина. - СПб.: Изд-во Политехи, ун-та, 2006. - С. 236-238.
