CC BY
8
УДК 621.923.9
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ИНСТРУМЕНТА С ОБРАБАТЫВАЕМОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ ПРИ РОТОРНО-АБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКЕ
Е. А. Васильева, А. С. Сысоев, И. А. Колотюк Научный руководитель - С. К. Сысоев
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева
Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
Е-mail: vasilieva-tms@mail.ru
Рассмотрены вопросы по определению сил взаимодействия активных абразивных зерен с обрабатываемой поверхностью при роторно-абразивной обработке труднодоступных поверхностей улиток турбонасосных агрегатов (ТНА).
Ключевые слова: активное абразивное зерно, роторно-абразивная обработка, полиуретан, пластина, взаимодействие, улитка, ТНА.
RESEARCH OF PROCESS OF INTERACTION OF THE TOOL WITH THE PROCESSED SURFACE AT ROTOR AND ABRASIVE PROCESSING
E. A. Vasilyeva, A. S. Sysoev, I. A. Kolotuk Scentific Supervisor - S. K. Sysoyev
Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation Е-mail: vasilieva-tms@mail.ru
Dependence offorce ofpressing of abrasive grain by the polyurethane tool to the processed surface of snails of TNA is considered at rotor and abrasive processing.
Keywords: abrasive grain, rotor and abrasive processing, polyurethane, TNA.
Для уменьшения шероховатости в улитках ТНА до Ra 0,32 нами применена роторно-абразивная обработка полиуретановым инструментом, преимущество которого заключается в создании условий абразивного контакта гибкого пластинчатого инструмента с поверхностями улитки при вращении ротора в абразивной среде [1].
Так как в улитках имеется эксцентриситет, то в процессе обработки будет изменяться усилие резания активных абразивных зерен с обрабатываемой поверхностью (рис. 1).
Рис. 1. Фрагмент улитки ТНА
Для повышения производительности отделки и обеспечения шероховатости поверхности предпочтительно обеспечить условия взаимодействия активных абразивных зерен на уровне микрорезания [2].
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2016. Том 1
В этой связи необходимо определить влияние длины рабочих пластин на изменение усилий прижатия пластин к обрабатываемой поверхности. В функциональной форме зависимость силы Р от основных параметров пластины можно записать виде
Р = / (Ь, (), (1)
где Ь - длина, мм; ^ - толщина, мм.
Для реализации зависимости (1) разработано приспособление, где пластины из полиуретана различной толщины и длины нагружались грузами.
Результаты определения массы грузов при прогибе полиуретановых пластин в зависимости от длины приведены на рис. 2.
-I-------
10 20 30 40 50 Б0 70 80
■—■—■—■ при толщине полиуретана I = 4мм » » ♦ ♦ при толщине полиуретана I = 5 мм • • • • при толщине полиуретана ( = Б мм
Рис. 2. График зависимости массы груза при прогибе пластин от их длины
Из графика видно, что с изменением длины пластины существенно изменяется усилие прижатия к обрабатываемой поверхности; изменение длины пластины в пределах 5...10 мм приводит к изменению усилия Р до 2 Н.
Количество активных зерен на поверхности контакта можно определить из соотношения [2]:
=
Пакт , 2
/ср
(2)
где Пк - площадь контакта пластины с поверхностью, см ; 1ср - среднее расстояние между абразивными зернами, м.
По формуле (2) рассчитано количество активных абразивных зерен, находящихся в контакте пластина-поверхность.
Рис. 3. Зависимость количества активных абразивных зерен в зоне контакта
Из графика на рис. 3 установлено, что чем больше площадь контакта и содержание абразива в рабочей смеси, тем больше количество абразивных зерен, участвующих в обработке.
На отдельное активное абразивное зерно действует сила прижатия пластиной, определяемой отношением
_ _Р_
Ракт _ ,
П
"акт
где Р - сила, действующая на обрабатываемую поверхность из графика на рис. 4.
Рассчитывая силу ракт при максимальных значениях Р и пакт, получен график, показанный на рис.4, который показывает, что чем меньше абразива в РС, тем больше усилие прижатия абразивных зерен к обрабатываемой поверхности.
Сравним расчетные силы резания с данными Васкера Д.Б. [3]. Если уменьшить на порядок значение глубины царапины, то для ее формирования потребуется минимальная сила Ру равная 0,275 Н. Следовательно, при контактном взаимодействии абразивного зерна с поверхностью обработки сил, развивающихся при роторно-абразивной обработки, достаточно для полирования.
Рис. 4. Зависимость силы, действующей на активное абразивное зерно ракт от толщины пластины t
По результатам выполненных экспериментов и расчетов можно сделать следующие выводы:
1) силы, действующие на обрабатываемую поверхность, вследствие изменения длины рабочей пластины из-за экцентриситета улитки ТНА изменяются на 5.. .10 %;
2) уровень сил, воздействующих на обрабатываемую поверхность, соизмерим с силами резания при хонинговании.
Библиографические ссылки
1. Васильева Е. А., Васильев А. К., Сысоев С. К. Силы резания абразивным зерном при ротор-но-абразивной обработке // Актуальные проблемы авиации и космонавтики : материалы Х! Между-нар. науч.-практ. конф. творческой молодежи ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2015. Т. 1. С.20-22.
2. Сысоев С. К. Экструзионное хонингование деталей летательных аппаратов: теория, исследования, практика : монография ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2005. 220 с.
3. Васкер Д. Б. Пути повышения производительности абразивного инструмента при шлифовании. М. ; Л : Машиностроение, 1964. 123 с.
© Васильева Е. А., Сысоев А. С., Колотюк И. А., 2016
