Модульная установка для абразивно-экструзионной обработки горизонтальной компоновки Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

УДК 621.923.9

МОДУЛЬНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ АБРАЗИВНО-ЭКСТРУЗИОННОЙ ОБРАБОТКИ

ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ КОМПОНОВКИ

А. Н. Логинов, Р. Р. Алексеев Научный руководитель - В. А. Левко

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева

Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

E-mail: levko@mail.sibsau.ru

Рассмотрены основные ограничения установок для абразивно-экструзионной обработки вертикальной компоновки, преимущества и дополнительные возможности горизонтальной компоновки модульной установки.

Ключевые слова: абразивно-экструзионная обработка, горизонтальная компоновка, модульная установка, мобильность.

MODULAR ABRASIVE FLOW MACHINE WITH HORIZONTAL LAYOUT

A. N. Loginov, R. R. Alexeev Scientific Supervisor - V. A. Levko

Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: levko@mail.sibsau.ru

Main limitations of abrasive flow machines with vertical layout, advantages and additional capabilities of modular abrasive flow machines with horizontal layout are considered.

Keywords: Abrasive Flow Machining, horizontal layout, modular machine, mobility.

В производстве ракетно-космической техники существует целый ряд деталей с труднообрабатываемыми и труднодоступными поверхностями, к которым предъявляются высокие требования к шероховатости и состоянию поверхностного слоя. Финишная обработка традиционными методами таких сложных по форме поверхностей затруднена. Поэтому для этих целей используют нетрадиционные методы финишной обработки [1].

Одним из таких методов является метод обработки абразивным потоком (abrasive flow machining), который в России получил название абразивно-экструзионной обработки или экструзи-онного хонингования. Суть метода заключается в многократном перепресовывании 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].

По ряду причин этот метод недостаточно широко применяется в России [4]. Одной из таких причин является сложность процесса и необходимость его настройки к каждому виду обрабатываемых деталей. Анализ конструкций установок для реализации этого метода показал, что они имеют вертикальную компоновку два оппозитно расположенных рабочих цилиндров [5]. Существующие установки имеют рабочую зону до 800-1000 мм по высоте, что существенно усложняет процесс обработки деталей большой длины. Обработка деталей большей длины, например, трубных заготовок на существующих установках невозможна.

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 так же рабочего, который заполняется абразивной средой. Цилиндры имеют общий шток, благодаря которому усилие на поршне гидроцилиндра передается на поршень рабочего цилиндра.

Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2016. Том 1

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. Загрузка абразивной среды осуществляется через специальное приспособление, устанавливаемое на выходную часть рабочего цилиндра. Питание рабочих цилиндров осуществляется от гидравлической станции.

Рис. 1. Вид модуля горизонтальной установки для абразивно-экструзионной обработки: 1 - рабочий цилиндр; 2 - насосная станция; 3 - приспособление

Установка обладает возможностью объединения большего количества модулей для одновременной обработки нескольких каналов у детали, а так же установку дополнительных ультразвукового генератора или генератора магнитного поля для комбинированных методов обработки. Модульный принцип построения 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.

Модульная установка с горизонтальным расположением рабочих цилиндров может предполагать возможность варьирования диаметров рабочих цилиндров.

Данный тип установки позволяет регулировать длину рабочей зоны, а, следовательно, дает возможность апробации финишной обработки деталей большой длины. Известно, что в настоящее время идет дискуссия о принципиальной возможности применения данного метода для обработки таких деталей [2; 6].

На установках такого типа возможна обработка различных видов деталей, в том числе с переменной формой поперечного сечения [7; 8], со сложными криволинейными поверхностями (межлопаточные каналы) [1; 2; 5].

Принципы, лежащие в основе процесса abrasive flow machining, не зависят от того, как расположены рабочие цилиндры установки, вертикально или горизонтально. При горизонтальном расположении цилиндров контактные процессы, возникающие в ходе обработки, будут аналогичными, как и при вертикальном расположении цилиндров [9]. Это даст возможность на основе модели контактных взаимодействий вести расчет шероховатости поверхности при абразивно-экструзионной обработке [10].

Для абразивно-экструзионной обработки на установках горизонтального исполнения применима методика оценки точности, качества и эффективности абразивно-экструзионной обработки деталей [11].

Модульные установки с небольшим диаметром рабочих цилиндров из-за их небольших габаритных размеров и легкости монтажа и переналадки, возможно использовать как мобильные выставочные устройства.

Библиографические ссылки

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

2. Экструзионное хонингование деталей летательных аппаратов: теория, исследования, практика : монография / С. К. Сысоев, А. С. Сысоев ; Сиб. гос. аэрокосмич. 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 // Изв. Томск. политех. ун-та. 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.

6. Левко В. А. Исследование распределения давления рабочей среды по длине канала при абра-зивно-экструзионной обработке // Вестник СибГАУ. 2012. № 4(44). С. 159-162.

7. Пат. 2469832 РФ. МКИ В24В 31/116. Способ абразивно-экструзионной обработки канала с цилиндрической и конусной частями / Левко В. А., Пшенко Е. Б. ; 11.07.2011; Бюл. № 35 от 20.12.2012.

8. Исследование процесса абразивно-экструзионной обработки каналов с переменной формой сечения / В. А. Левко, П. А. Снетков, Е. Б. Пшенко // Вестник СибГАУ. 2011. № 3(36). С. 140-145.

9. Левко В. А. Контактные процессы при абразивно-экструзионной обработке // Металлообработка. 2008. № 3. С. 19-23.

10. Левко В. А. Расчет шероховатости поверхности при абразивно-экструзионной обработке на основе модели контактных взаимодействий // Изв. высш. учеб. заведений. Авиационная техника. 2009. № 1. С. 59-62.

11. Методика оценки точности, качества и эффективности абразивно-экструзионной обработки деталей / В. А. Левко, М. А. Лубнин, С. К. Сысоев и др. // Вестник СибГАУ. 2011. № 4(37). С.173-178.

© Логинов А. Н., Алексеев Р. Р., 2016