Инновации в области изготовления режущего инструмента для фрезерной обработки сотовых панелей Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

УДК 001.89:621.9.02:621.919:629.76/.78.023

ИННОВАЦИИ В ОБЛАСТИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА

ДЛЯ фрезерной обработки сотовых панелей

А. М. Мельник*, С. С. Кочеткова

АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева» Российская Федерация, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52

E-mail: melnikam@iss-reshetnev.ru

Описаны преимущества и необходимость в дальнейших инновационных разработках в области проектирования и изготовления твердосплавных монолитных концевых фрез для механической обработки на современном высокопроизводительном оборудовании с числовым программным управлением сотовых панелей, используемых в конструкции многофункциональных космических аппаратов (КА).

Ключевые слова: режущий инструмент (РИ), твердосплавные монолитные концевые фрезы, сотовые панели с применением углепластиковых обшивок, роутер, ANCA RX7.

INNOVATIONS IN THE FIELD OF MANUFACTURE OF A MACHINE TOOL FOR MIILLING OF HONEYCOMB PANELS

A. M. Melnik*, S. S. Kochetkova

JSC Academician M. F. Reshetnev Information Satellite Systems 52, Lenin Str., Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russian Federation E-mail: melnikam@iss-reshetnev.ru

This article describes advantages and necessity for further innovative development in the field of design and manufacture of carbide monolithic end mills for machining with using honeycomb panels with carbon-fiber plates used in the multifunction spacecrafts (SC) design in conjunction with modern high-performance computer numerically controlled equipment.

Keywords: machining tool (MT), carbide monolithic end mills, honeycomb panels with carbon-fiber plates, router, ANCA RX7.

Изготовление каждого изделия, предназначенного для выполнения определенных функций при заданных условиях эксплуатации, базируется на научном анализе и экономической целесообразности с точки зрения маркетинга [1].

Технологическая оснастка и инструмент необходимы на всех этапах изготовления изделия. Их применение позволяет значительно повысить качество выпускаемых изделий, производительность труда и эффективность использования оборудования. Чем раньше в жизненном цикле изделия будут задействованы новые технологии, тем выше конкурентоспособность изделия. Одним из важных показателей технического уровня производства является количество технологической оснастки и специального инструмента, приходящихся на единицу выпускаемой продукции [2; 3].

В технологии изготовления современных приборов полезной нагрузки используют конструкции на основе трехслойных композиционных сотовых конструкций. Они представляют собой отдельные функционально законченные блоки, имеющие незначительную массу, что позволяет распределить общую массу, а не концентрировать ее на небольшой монтажной плоскости конструкции. Данная конструкция

повышает устойчивость КА к факторам космического пространства [4].

После полимеризации сотовых панелей выполняется их механическая обработка: обработка по контуру, выполнение вырезов, сверление отверстий под закладные элементы и пр. Для этих работ используются высокопроизводительные станки с числовым программным управлением [4]. Одним из условий качества изготовления сотовых панелей является соответствие их геометрических параметров конструкторской документации. Выполнение данного условия осложняется спецификой механической обработки углепластиковых обшивок.

При обработке резанием композиционных материалов необходимо учитывать следующие их особенности: ярко выраженная анизотропия свойств; сложность получения высокого качества поверхностного слоя; высокая твердость углеродных волокон; низкая теплопроводность; абразивное воздействие углеродных волокон на РИ; высокие упругие свойства; особые требования техники безопасности ввиду выделения мельчайших частиц материала при резании. Данные свойства углепластиковых обшивок приводят к преждевременному затуплению и снижению стойкости РИ.

Инновационные технологии управления и международная кооперация в аэрокосмическом производстве

Одновременно с этим, при обработке изношенным РИ происходит расслоение обрабатываемого материала, разлохмачивание перерезанных волокон, что приводит к ухудшению качества поверхностного слоя [5].

Чтобы максимально сохранить сплошность, избежать дефектов материала и снизить деструкцию полимерного связующего необходимо применение режущего инструмента со специальной геометрией. На данном этапе в АО «ИСС» опробована обработка отверстий и вырезов в сотовых панелях с углепласти-ковыми обшивками при помощи фрез типа «роутер» (рис. 1). Фрезерование отверстий достигается методом винтовой интерполяции.

Рис. 1. Фреза-роутер

Роутеры, изготовленные в АО «ИСС», показали положительные результаты при обработке отверстий в трехслойных сотовых панелях с углепластиковыми обшивками. Качество поверхностного слоя отверстий, обработанных роутером собственного изготовления, было сопоставимо качеству обработанных отверстий дорогостоящим роутером-образцом иностранной фирмы. На качество обработанного поверхностного слоя и стойкость фрез влияет также наличие на РИ износостойкого покрытия.

Роутеры собственного производства (рис. 2) изготавливаются из твердосплавной монолитной заготовки YL10.2 фирмы ZCC-CT (КНР) на 5-координатных заточных станках с числовым программным управлением «ANCA» модели RX7.

Рис. 2. Роутер собственного изготовления

Станки расположены в специальном помещении с поддержанием требуемых параметров микроклимата для обеспечения постоянной точности шлифования и оптимальной производительности. Функции адаптивного прецизионного шлифования позволяют создавать геометрию зубьев роутера в виде высокопроизводительных разнонаправленных режущих кромок (пирамидок). Для этого создается 3 управляющих программы (заточка по левой спирали, заточка по правой спирали, заточка по торцу фрезы). Контроль изготовляемого инструмента осуществляется при помощи измерительной системы iView и щупа Renishaw.

Окончательный контроль твердосплавных монолитных концевых фрез, изготовленных на ANCA RX7, проводится на контрольно-измерительной машине ZOLLER GENIUS 3. Опыт АО «ИСС» показывает, что затраты на изготовление твердосплавных монолитных концевых фрез, в том числе роутеров, в условиях подготовки производства многофункциональных космических аппаратов полностью окупаются, и они в несколько раз меньше затрат на закупку импортного инструмента.

Выводы:

1. Необходимы дальнейшие инновационные разработки в области проектирования и изготовления твердосплавных монолитных концевых фрез для обработки композиционных материалов.

2. Необходимо расширение номенклатуры изготавливаемых роутеров, определение оптимальных режимов резания.

3. Изготовление твердосплавных монолитных концевых фрез в условиях подготовки производства АО «ИСС» направлено на импортозамещение, позволяет снизить себестоимость изготавливаемой продукции и повысить производительность труда.

4. Изготовление твердосплавных монолитных концевых фрез в условиях подготовки производства ОА «ИСС» соответствует высокому техническому уровню современных машиностроительных производств.

Библиографические ссылки

1. Сайт Ria.ru [Электронный ресурс]. URL: https://ria.ru/interview/20110912/435880579.html (дата обращения 02.09.2017).

2. Сайт Metobr-expo.ru [Электронный ресурс]. URL: http://www.metobr-expo.ru/ru/articles/2016/ tehno-logicheskaya-osnastka-na-predpriyatiyah/ (дата обращения 02.09.2017).

3. Шишмарев В. Ю. Машиностроительное производство : учебник. М. : Академия, 2004. 352 с.

4. Халиманович В. И., Синьковский Ф. К., Ишени-на Н. Н. Сотовые конструкции для космических аппаратов связи и навигации: опыт проектирования и изготовления // Эффективность сотовых конструкций в изделиях авиационно-космической техники : сб. материалов III Междунар. науч.-практ. конф. (27-29 мая 2009, г. Днепропетровск) / Укр. НИИ технологии машиностроения. Днепропетровск, 2009. С. 161-171.

5. Буланов И. М., Воробей В. В. Технология ракетных и аэрокосмических конструкций из композиционных материалов : учебник для вузов. М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 1998. 516 с.

References

at:

https://ria.ru/ (accessed:

1. Website Ria.ru. Avaliable interview/20110912/435880579.html 02.09.2017).

2. Website Metobr-expo.ru. Avaliable at: http:// www.metobr-expo.ru/ru/articles/2016/tehnologi-ches-kaya-osnastka-na-predpriyatiyah/ (accessed: 02.09.2017).

3. Shishmarev V. Ju. Mashinostroitel'noe proiz-vodstvo : Uchebnik dlja stud. uchrezhdenij sred. prof. obrazovanija. M. : Akademija, 2004. 352 p.

4. Khalimanovich V. I. et al. [Communication and navigation satellite honeycomb panels. Experience in desing and manufacturing]. Effektivnost sotovykh konstruktsii v izdeliyakh aviatsionno-kosmicheskoi tekhniki [Efficiency of aircraft/spacecraft honeycomb structures]. 3rd international workshop package,

Dnepropetrovsk, May, 27-29, 2009. Ukr. NII tekhnologii mashinostroeniya. Dnepropetrovsk, 2009. P. 161-171.

5. Bulanov I. M., Vorobej V. V. Tehnologija raketnyh i ajerokosmicheskih konstrukcij iz kompozicionnyh materialov [Technology of rocket and aerospace designs from composite materials] : Ucheb. dlja vuzov. M. : Izd-vo MGTU im. N. Je. Baumana, 1998. 516 p.

© Мельник А. М., Кочеткова С. С., 2017