Конструкции установок для абразивно-экструзионной обработки Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

Технология и ме%атронщ& в машиностроении

УДК 621.923.9

КОНСТРУКЦИИ УСТАНОВОК ДЛЯ АБРАЗИВНО-ЭКСТРУЗИОННОЙ ОБРАБОТКИ

А. Н. Логинов, Р. Р. Алексеев

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

E-mail: [email protected]

Рассмотрены основные конструкции установок для абразивно-экструзионной обработки. Для каждого типа конструкции описаны типы обрабатываемых поверхностей. Предложена конструкция установки с горизонтальной компоновкой рабочих цилиндров.

Ключевые слова: абразивно-экструзионная обработка, двунаправленная обработка, однонаправленная обработка, орбитальная обработка, горизонтальная компоновка.

CONSTRUCTIONS OF PLANTS FOR ABRASIVE FLOW MACHINING

A. N. Loginov, R. R. Alexeev

Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: [email protected]

The paper discusses the main constructions ofplants for abrasive flow machining. For each type of construction the authors describe types of workpiece surfaces. The construction of a plant with horizontal layout of working cylinders is proposed.

Keywords: abrasive flow machining, two-way AFM, one-way AFM, orbital AFM, horizontal layout.

Одним из методов финишной обработки сложных отверстий и каналов является метод обработки абразивным потоком (Abrasive Flow Machining), который в России получил название абразивно-экструзионной обработки (АЭО), или экструзионного хонингования [1]. Суть метода заключается в многократном перепреcсовывании рабочей среды, состоящей из специальной полимерной основы и абразивных зёрен, через обрабатываемый канал (в случае обработки внешней поверхности канал получают с помощью специальной оснастки) [2; 3].

В России по ряду причин абразивно-экструзионная обработка не получила широкого применения [4]. Основные разработки ограничивались опытными образцами, и масштабного применения в производстве установки не получили. Однако в таких странах как США, Китай, Германия, Индия, развитие идет полным ходом. Широко распространено производство и продажа коммерческих установок, в том числе установок с сложным программным управлением. Установки используют в автомобильной, авиационной и аэрокосмической промышленности, производстве медицинского оборудования, технологической оснастки.

На данный момент существует три основных вида установок для абразивно-экструзионной обработки: двунаправленные, однонаправленные и орбитальные установки. Наиболее широкое направление развития получили двунаправленные и однонаправленные установки для абразивно-экструзионной обработки.

Установки с двунаправленным принципом работы имеют два оппозитно расположенных гидравлических цилиндра и два цилиндра для рабочей среды. Рабочая среда продавливается из рабочей камеры (цилиндра) в

пустую камеру, проходя через обрабатываемый канал и снимая микростружку с поверхности канала. После перемещения смеси второй гидроцилиндр продавливает смесь в обратном направлении аналогично первому. Наиболее часто встречается вариация данной системы с использованием в конструкции траверсы. Установки данного типа выпускаются многими мировыми производителями: KennametaUnc (США), FlowGrindingCorp (США), Greenhill (Китай) и др. Двунаправленные конструкции установок предназначены для финишной обработки проточных каналов.

Однонаправленные установки состоят из гидроцилиндра и рабочей камеры для абразивной смеси. Гидроцилиндр проталкивает абразивную смесь через обрабатываемый канал, из которого она выходит свободно. Поток смеси идет в одном направлении постоянно, выходящая рабочая смесь попадает в специальную емкость и используется повторно. Также есть модификации, где этот процесс автоматизирован, и выходящая смесь, попадая в приемник, снова готовится к использованию и подается в рабочую камеру. Данный тип установок помогает сэкономить на технологической оснастке, нет необходимости в температурном контроле, однако производительность такого способа ниже из-за необходимости перезаправки рабочей смесью для нового цикла.

Также применяются различные модификации данных систем с использованием генератора магнитного поля, нагревающих и охлаждающих элементов для изменения свойств среды и характера течения.

Однонаправленные конструкции установок используют для обработки проточных каналов, имеющих одно входное отверстие и несколько выходных отверстий.

<Тешетневс^ие чтения. 2016

Еще один тип установок - установки, работающие по принципу орбитальной абразивно-экструзионной обработки. Данные установки в основном применяются для обработки несквозных полостей, обработки штампов и пресс-форм. В орбитальной абразивно-экструзионной обработке обработка достигается за счет колебаний профильного пуансона (или самой заготовки) относительно заготовки в нескольких измерениях в медленно текущей вязкоупругой среде. Часть абразивной среды заполняет зазоры, что вместе с колебаниями пуансона позволяет повысить качество обрабатываемой поверхности [5].

Современные установки также зачастую оснащены продвинутыми системами управления ходом процесса, числовым программным управлением (ЧПУ). Данные системы помогают автоматизировать процесс обработки, упростить настройку и подбор оптимального режима, лучше следить за ходом процесса, что, в свою очередь, помогает добиться большей точности, лучшей производительности и качества обработанной поверхности.

В нашей стране разработан ряд конструкций установок для двунаправленной обработки [2; 5].

Проведенный обзор конструкций установок показал, что все они имеют вертикальную компоновку рабочих цилиндров. Такой подход существенно ограничивает технологические возможности по финишной обработке каналов большой длины, в частности трубных заготовок.

Решением данной проблемы является разработка модульной установки для абразивно-экструзионной обработки с горизонтальной компоновкой рабочих цилиндров. Установка представляет собой набор модулей, установленных оппозитно. Каждый модуль представляет собой конструкцию из двух цилиндров: гидравлического, который создает необходимое усилие для проталкивания среды, а также рабочего, который заполняется абразивной средой. Модули устанавливаются на специальную разборную опорную конструкцию, с возможностью увеличивать рабочую зону благодаря добавлению дополнительных секций. Также на опорную конструкцию возможна установка дополнительных опор для деталей большой длины, которые помогают избежать смещения и искривления детали в процессе обработки.

Установка обладает возможностью объединения большего количества модулей для одновременной обработки нескольких каналов у детали, а также установки дополнительных ультразвукового генератора или генератора магнитного поля для комбинированных методов обработки. Модульный принцип по-

УДК.621.96

строения установки дает возможность варьирования количества рабочих цилиндров и их взаимного расположения в горизонтальной плоскости, а также быстрого монтажа и переналадки установки, легкой транспортировки и мобильности.

Библиографические ссылки

1. Левко В. А. Научные основы абразивно-экструзионной обработки деталей : монография / Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2015. 222 с.

2. Сысоев С. К., Сысоев А. С. Экструзионное хо-нингование деталей летательных аппаратов: теория, исследования, практика : монография / Сиб. гос. аэро-космич. ун-т. Красноярск, 2005. 220 с.

3. Левко В. А. Особенности реологии рабочей среды при абразивно-экструзионной обработке // Вестник СибГАУ. 2005. Вып. 7. С. 96-100.

4. Левко В. А. Абразивно-экструзионная обработка. Современный уровень, проблемы и направления развития // Известия Томского политехнического университета. 2006. Т. 309, № 6. С. 125-129.

5. Левко В. А. Абразивно-экструзионная обработка: современный уровень и теоретические основы процесса : монография / Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2007. 228 с.

References

1. Levko V. A. Nauchnye osnovy abrazivno-ekstruzionnoy obrabotki detaley: monografiya [Scientific bases abrasive flow machining: monograph]. Krasnoyarsk, SibGAU риЬ1., 2015, 222 p.

2. Sysoev S. K., Sysoev A. S. Ekstruzionnoe khoningovanie detaley letatel'nykh apparatov: teoriya, issledovaniya, praktika: monografiya [Extrusion honing parts of aircraft: Theory, Research, Practice: monograph]. Krasnoyarsk, SibGAU publ., 2005. 220 p.

3. Levko V. A. [Features rheology working medium at abrasive flow machining]. Vestnik SibGAU. 2005, No. 7, P. 96-100. (In Russ.)

4. Levko V. A. [Abrasive flow machining: modern level, problems and development trends]. Izvestiya Tomskogo politekhnicheskogo universiteta. 2006. Vol. 309, № 6. P. 125-129. (In Russ.)

5. Levko V. A. Abrazivno-ekstruzionnaya obrabotka: sovremennyy uroven' i teoreticheskie osnovy protsessa: monografiya [Abrasive flow machining: modern level and theoretical bases of the process: monograph]. Krasnoyarsk, SibGAU publ., 2007. 228 p.

© Логинов А. Н., Алексеев P. P., 2016

ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННАЯ РЕЗКА МЕТАЛЛА

А. А. Луканов, Д. В. Павлов, М. В. Кубриков

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

E-mail: [email protected]

Рассмотрен способ электроэрозионной обработки металла в промышленных технологиях.

Ключевые слова: электроэрозионная обработка, электроэрозионная резка, электроэрозионные станки.