CC BY
0РАЗРАБОТКА КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ УСТРОЙСТВА ДЛЯ НАЛОЖЕНИЯ ВИБРАЦИЙ НА ОСЕВОЕ УСИЛИЕ ПРИ СВЕРЛЕНИИ ОТВЕРСТИЙ МАЛОГО ДИАМЕТРА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ _НЕОДИМОВЫХ МАГНИТОВ
Емельянов Сергей Геннадьевич
доктор технических наук, профессор Юго-Западный государственный университет
г. Курск
Сидорова Виктория Викторовна
аспирант
Юго-Западный государственный университет
г. Курск
Разумов Михаил Сергеевич
кандидат технических наук, доцент Юго-Западный государственный университет
г. Курск
THE DEVELOPMENT OF THE CONSTRUCTIVE PARAMETERS OF THE DEVICE FOR OVERLAYING VIBRATIONS ON AXIAL FORCE DURING DRILLING OF SMALL HOLES USING NEODYMIUM MAGNETS Emelyanov Sergey Gennadievich, Grand PhD in mechanical engineering, professor, Southwest State University, Kursk Sidorova Victoria Victorovna, Post - graduate student? Southwest State University, Kursk
Razumov Mikhail Sergeyevich, Candidate of Technical Sciences, assistentprofessor,Southwest State University, Kursk АННОТАЦИЯ
В работе рассмотрен вопрос проектирования устройства для формообразования глубоких отверстий малого диаметра в труднообрабатываемых металлах и сплавах на примере титана посредством вибрационного резания. Предложена конструкция устройства для реализации сверления с наложением осевых колебаний, создаваемых постоянными магнитами. ABSTRACT
The paper considers the question of designing the device for forming deep holes of small diameter in difficult-to-cut metals and alloys for example titanium by vibrating the cutting. The design of the device for implementing the drilling with the imposition of axial vibration generated by the permanent magnets.
Ключевые слова: металлорежущий инструмент; вибрационное резание; титановые сплав, неодимовые магниты.
Keywords: metal cutting tools; vibration cutting; titanium alloys, neodymium magnets.
Отверстия малого диаметра цилиндрической формы являются конструктивным элементом многих типов деталей, таких изделий как: детали узлов военного назначения, детали авионики, детали приборов для работы с агрессивными средами, и т.д. Достаточно часто подобные детали выполняются из титановых сплавов. Сравнительно высокая стоимость титана и его сплавов компенсируется высокими эксплуатационными характеристиками металла, в некоторых случаях титановые сплавы являются единственным материалом, из которого можно изготовить работоспособную конструкцию для заданных условий [1, с. 1].
Одной из острых проблем является обработка глубоких отверстий малого диаметра до 5 мм с глубиной сверления L > 5d. Обработка подобных отверстий отличается высокой трудоемкостью, поскольку требует
неоднократный вывод сверла для удаления стружки, особенно при обработке таких материалов как титановые сплавы [3, с. 242].
Примеры деталей из титановых сплавов с отверстиями малого диаметра в различных узлах и изделиях машиностроительного производства приведены на рис. 1.
Для получения глубоких отверстий малого диаметра в деталях из различных металлов и сплавов в основном используют сверление, электрохимическое и электроэрозионное прошивание. Находят также применение лазерное и электронно-лучевое прошивание отверстий, основные методы формообразования представлены на рис. 2.
Рисунок 1. Существующие отверстия малого диаметра в различных деталях машиностроения из титановых сплавов
Рисунок 2. Классификация методов обработки глубоких отверстий
Одним из наиболее перспективных методов для повышения производительности процесса обработки отверстий является вибрационное сверление. Вибрационное сверление осуществляется за счет применения специальной технологической оснастки - вибровозбудителей.
В настоящее время в подобных устройствах применяются механические, волновые гидравлические и электродинамические вибровозбудители.
Следует учитывать, что механическая конструкция устройства не позволяет регулировать процесс наложения вибраций, и подвержена усиленному износу, сложная конструкция электродинамического вибровозбудителя, и необходимость использования электроэнергии, увеличивает стоимость самого устройства и себестоимость обработки, волновые гидравлические возбудители в свою очередь требуют применения жидкой среды.
С целью уменьшения себестоимости обработки и стоимости самого устройства была изучена возможность создания вибрационного оборудования на основе современных постоянных магнитов, поскольку, в течение последних лет свойства постоянных магнитов заметным образом изменились в лучшую сторону.
На данный момент неодимовый магнит, небольшого размера, способен создавать механическое усилие в десятки и сотни килограммов. Именно эти возможности неодимовых магнитов решено было использовать при разработке новой конструкции устройства для создания вибраций.
На кафедре «Машиностроительные технологии и оборудование» Юго-Западного государственного университета спроектировано устройство для реализации вибрационного сверления, рис. 3 [2]. Сущность изобретения заключается в том, что вибрации создаются за счет взаимодействия подвижных и неподвижных нео
димовых магнитов, вследствие того, что при вра- выполнения корпуса и валов из немагнитных материа-щении ротора, совмещенного с выходным валом, ме- лов (нержавеющая сталь, алюминиевые сплавы). няется их относительная полярность [4, с. 52]. Особенностью данного устройства является необходимость
i X L JL Z ß- JL & 11 s t
\2 А Ю и
Рисунок 3. Устройство для вибрационного сверления: 1 - корпус 2 - крышка корпуса; 3,4 - подшипники; 5 -входной вал; 6 - гибкая связь; 7 - выходной вал; 8 - магниты; 9, 10 - магнитные корпуса; 11, 12 - магниты; 13 - гайка; 14 - подшипник; 15, 16, 17, 18 - упорные подшипники; 19, 20 - пружины
Комплекс допускается устанавливать на сверлильные, а так же вертикально-фрезерные станки различных модификаций, трехмерная модель представлена на рис. 4.
Данное устройство предназначено для изучения параметров вибрационного резания и подбора опти-
мальных режимов обработки. Изучение возможностей данного устройства позволит внести необходимые изменения в конструкцию для создания промышленного образца.
Рисунок 4. Трехмерная модель комплекса для реализации сверления с наложением вибраций
Достоинствами данного устройства являются: снижение трудоемкости получения отверстий малого диаметра за счет исключения лишних операций в процессе получения отверстий; простота настройки и регулировки; повышение производительности получения отверстий за счет сокращения времени на операцию.
Список литературы:
1. Область применения титановых сплавов // URL: http://www.mazprom.ru/spravochnik/oblasti-primeneniya (дата обращения 5.10.2015).
2. Пат. 147317 Российская Федерация: МПК В23В35/00. Устройство для вибрационного сверления [Текст] / Сидорова В.В., Разумов М.С., Понкра-тов П.А.; заявитель и правообладатель ФГБОУ ВПО
«Юго-Западный государственный университет». № 2014120738/02; заявл. 22.05.2014; опубл. 10.11.2014, Бюл. №21. - 2 с.: ил.
3. Сидорова, В.В. Исследование влияния осевой нагрузки на спиральное сверло с цилиндрическим хвостовиком [Текст] / В.В. Сидорова, М.С. Разумов // Инновации в науке, технике и технологиях: сб. науч. ст. Всероссийской научно-технической конференции / Ижевский гос. техн. ун-т. им. М.Т. Калашникова -Ижевск, 2014. - С. 242-243.
4. Сидорова, В.В. Устройство для вибрационного сверления [Текст] / В.В. Сидорова, М.С. Разумов // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии - 2014. - №4 (306). - С. 51-54.
