ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

Введение. При изготовлении ответственных деталей из высокопрочных и труднообрабатываемых сталей в различных отраслях промышленности окончательное качество обычно формируется на операциях финишной обработки. Эффективность процесса значительно выше при использовании комбинированных, гибридных методов воздействия на обрабатываемую поверхность. При обработке некоторых фасонных деталей сложной формы больше внимания на финишных операциях, как правило, уделяется уменьшению шероховатости с соблюдением ранее достигнутых показателей размерной точности. Для этого зачастую используют абразивные инструменты на жесткой основе, размещая их в менее жесткой технологической системе. Для повышения эффективности процесса необходимо установить оптимальные режимы механической и электрохимической обработки деталей. При отсутствии возможности использования на начальном этапе промышленного оборудования для гибридных технологий, с учетом необходимости проведения модернизации имеющегося технологического оборудования для осуществления процесса электрохимического шлифования, целесообразно исследование указанного процесса производить путем его моделирования на устройствах-имитаторах. Цель работы: разработка устройства для исследования и моделирования процесса электрохимического шлифования токопроводящих деталей абразивными головками на металлической связке. Методика исследований. Для моделирования процесса электрохимического шлифования токопроводящих деталей абразивными головками на металлической связке нами было разработано специальное устройство. Оно позволяет производить базирование заготовки, инструмента, реализовывать процесс электрохимического шлифования, его кинематические и электрические условия – главное движение, линейное перемещение рабочих органов, механические и электрические режимы, а также позволяет обеспечить необходимые условия для реализации технологии и реализовать систему управления. Результаты и обсуждение. Для определения влияния механических режимов резания на шероховатость обработанной поверхности образца детали, изготовленного из коррозионно-стойкой стали 12Х18Н10Т, проведены эмпирические исследования на спроектированном устройстве. Планирование и обработка результатов экспериментов выполнялись с использованием стандартной методики подготовки и проведения полного факторного эксперимента. Полученная модель позволяет определить рациональные механические режимы резания и оценить их влияние на качество обрабатываемой поверхности.

1. Исследование процесса автоматического управления сменой полярности тока в условиях гибридной технологии электрохимической обработки коррозионно-стойких сталей / М.А. Борисов, Д.В. Лобанов, А.С. Янюшкин, В.Ю. Скиба // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2020. –Т. 22, № 1. – С. 6–15. – DOI: 10.17212/1994-6309-2020-22.1-6-15.

2. The research into the effect of conditions of combined electric powered diamond processing on cutting power / D.V. Lobanov, P.V. Arkhipov, A.S. Yanyushkin, V.Yu. Skeeba // Key Engineering Materials. – 2017. – Vol. 736. – P. 81–85. – DOI: 10.4028/www.scientific.net/KEM.736.81.

3. Анализ и синтез системы виброизоляции шлифовального станка с учетом эксплуатационной надежности ее элементов / С.М. Братан, А.О. Харченко, Е.А. Владецкая, А.А. Харченко // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2019. – Т. 21, № 1. – С. 35–49. – DOI: 10.17212/1994-6309-2019-21.1-35-49.

4. Kharchenko A., Chasovitina A., Bratan S. Modeling of regularities of change in profile sizes and wear areas of abrasive wheel grains during grinding // Materials Today: Proceedings. – 2021. – Vol. 38 (4). – P. 2088–2091. – DOI: 10.1016/j.matpr.2020.10.154.

5. Nosenko S.V., Nosenko V.A., Kremenetskii L.L. The condition of machined surface of titanium alloy in dry grinding // International Conference on Industrial Engineering, ICIE 2017, Saint-Petersburg, 16–19 May 2017. – St. Petersburg, 2017. – P. 115–120. – DOI: 10.1016/j.proeng.2017.10.446.

6. Analysis of grinding process with the use of field theory / V.V. Gusev, S.I. Roshchupkin, D.A. Moiseev, E.P. Melnikova // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2019. – Vol. 709 (2). – P. 022001. – DOI: 10.1088/1757-899X/709/2/022001.

7. Реченко Д.С. Исследование процесса резания труднообрабатываемых материалов на микроуровне // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2019. – Т. 21, № 2. – С. 18–25. – DOI: 10.17212/1994-6309-2019-21.2-18-25.

8. Ultra-high-speed sharpening and hardening the coating of carbide metal-cutting tools for finishing aircraft parts made of titanium alloys / D.S. Rechenko, A.Y. Popov, Y.V. Titov, D.G. Balova, B.P. Gritsenko // Journal of Physics: Conference Series. – 2019. – Vol. 1260 (6). – P. 062020. – DOI: 10.1088/1742-6596/1260/6/062020.

9. Kozlov A.M., Kozlov A.A. Shaping the surface topology of cylindrical components by means of an abrasive tool // Russian Engineering Research. – 2009. – Vol. 29 (7). – P. 743–746. – DOI: 10.3103/S1068798X09070223.

10. Soler Ya.I., Kazimirov D.Yu. Predicting the supporting area of microrelief in machine parts of variable rigidity during plane grinding // Journal of Machinery Manufacture and Reliability. – 2006. – Vol. 35 (3). – P. 260–265.

11. Study on electrochemical effect in electrochemical grinding of tungsten alloy / L. Niu, Z. Jin, Z. Zhou, Z. Dong, X. Zhu // ISAAT 2018 – 21st International Symposium on Advances in Abrasive Technology, Toronto, 14–16 October 2018. – Toronto, ON, 2018.

12. Братан С.М., Сидоров Д.Е., Богуцкий В.Б. Синтез фильтра Калмана-Бюсси для оценивания состояния операции шлифования // Современные направления и перспективы развития технологий обработки и оборудования в машиностроении: материалы международной научно-технической конференции, Севастополь, 14–15 сентября 2015 года. – Севастополь, 2015. – С. 87–91.

13. Испытательный комплекс на базе прецизионного профилешлифовального станка с ЧПУ CHEVALIER модели smart-B1224 III / В.А. Носенко, Р.А. Белухин, А.В. Фетисов, Л.К. Морозова // Известия Волгоградского государственного технического университета. – 2016. – № 5 (184). – С. 35–39.

14. Гусев В.В., Моисеев Д.А. Оценка параметров рабочей поверхности алмазного шлифовального круга // Прогрессивные технологии и системы машиностроения. – 2017. – № 4 (59). – С. 11–17.

15. Макаров В.Ф., Никитин С.П. Повышение эффективности профильного глубинного шлифования лопаток турбин на многокоординатных станках с ЧПУ // Наукоемкие технологии в машиностроении. – 2018. – № 4 (82). – С. 21–29.

16 Макаров В.Ф., Жукотский В.А., Бычина Е.Н. Проблемы автоматизации финишной обработки сложнопрофильных поверхностей лопаток ГТД // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. – 2016. – № 8-2. – С. 52–55.

17. Патент № 2215641 C2 Российская Федерация, МПК B24B 49/00, G01L 5/00. Приспособление для измерения малых сил при электроалмазном шлифовании: № 2001116428/28: заявл. 13.06.2001: опубл. 10.11.2003 / А.С. Янюшкин, В.Ю. Попов, А.А. Сурьев, В.В. Янпольский; заявитель Братский государственный технический университет.

18. Патент № 2210749 C2 Российская Федерация, МПК G01L 1/22, G01L 1/00, G01L 5/00. Тензометрическая вставка для измерения малых сил при электроалмазном шлифовании: № 2001116429/28: заявл. 13.06.2001: опубл. 20.08.2003 / А.С. Янюшкин, В.Ю. Попов, А.А. Сурьев, В.В. Янпольский; заявитель Братский государственный технический университет.

19. Носенко В.А., Носенко С.В. Технология шлифования металлов. – 4-е изд., стер. – Старый Оскол: Тонкие наукоемкие технологии, 2022. – 616 с.

20. Influence of the duration of current pulses on the roughness in the combined processing of corrosion steel 12H18N10T / D. Lobanov, M. Borisov, A. Yanyushkin, V. Skeeba // Key Engineering Materials. – 2022. – Vol. 910. – P. 397–402. – DOI: 10.4028/p-gu270a.

21. Zaborski S., Lupak M., Poros D. Wear of cathode in abrasive electrochemical grinding of hardly machined materials // Journal of Materials Processing Technology. – 2004. – Vol. 149 (1–3). – P. 414–418. – DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2004.02.015.

22. Diamond – ECM grinding of ceramic-metal tungsten / V.A. Mogilnikov, M.Y. Chmir, Y.S. Timofeev, V.S. Poluyanov // Proceedings of the Seventeenth CIRP Conference on Electro Physical and Chemical Machining (ISEM), Leuven, 08–12 April 2013. – Leuven, 2013. – P. 407–409. – DOI: 10.1016/j.procir.2013.03.104.

23. Гусев В.В., Полтавец В.В., Молчанов А.Д. Технологическое обеспечение обработки труднообрабатываемых материалов алмазным шлифованием за счет управления режущей способностью кругов // Инновационные перспективы Донбасса: материалы 5-й Международной научно-практической конференции, Донецк, 21–23 мая 2019 года. Т. 3. – Донецк, 2019. – С. 119–123.

24. Повышение качества абразивного электрохимического шлифования жаропрочных сплавов на никелевой основе / Р.Х. Ганцев, Д.В. Гундеров, В.В. Атрощенко, Л.А. Таймасова, М.В. Ватуев // Нефтегазовые технологии и новые материалы. Проблемы и решения. – Уфа, 2019. – Вып. 8 (13). – С. 322–326.

25. Жетесова Г.С., Булатов Д.Ж. Определение наиболее оптимальных параметров и условий электромеханической обработки // Труды Университета. – 2014. – № 1 (54). – С. 24–26.

26. Механизм образования защитных пленок на алмазных кругах с металлической связкой / А.С. Янюшкин, О.И. Медведева, П.В. Архипов, В.Ю. Попов // Системы. Методы. Технологии. – 2010. – № 1 (5). – С. 132–138.

27. Попов В.Ю., Янюшкин А.С. Формирование поверхностного слоя режущего инструмента при алмазной обработке кругами на металлической связке // Решетневские чтения. – 2014. – Т. 1. – С. 306–308.

28. Kozlov A.M., Ambrosimov S.K., Kozlov A.A. Modeling abrasive grain interaction with machined surface // Proceedings of the 6th International Conference on Industrial Engineering (ICIE 2020), Sochi, Russia, 18–22 May 2020. – Springer, 2021. – P. 953–960. – DOI: 10.1007/978-3-030-54817-9_110.

29. Bratan S., Bogutsky B., Roshchupkin S. Development of mathematical model of material removal calculation for combined grinding process // Proceedings of the 4th International Conference on Industrial Engineering ICIE 2018, Moscow, 15–18 May 2018. – Springer, 2019. – P. 1759–1769. – DOI: 10.1007/978-3-319-95630-5_189.

30. Investigation of the structure and properties of copper-tin bonding M2-01 in diamond grinding wheel introducing additional energy in the form of electric discharges into the processing zone / Y. Gutsalenko, S. Bratan, S. Roshchupkin, V. Dyadichev, S. Menyuk // Materials Today: Proceedings. – 2019. – Vol. 11 (1). – P. 586–590. – DOI: 10.1016/j.matpr.2019.01.033.

31. Козлов А.М., Болгов Д.В. Моделирование совмещенной абразивной обработки // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. – 2010. – № 2 (280). – С. 50–53.

32. Ways to implement hybrid finishing technology with a hand-held rotary tool / D. Lobanov, M. Borisov, A. Yanyushkin, V. Skeeba // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2020. – Vol. 709 (4). – P. 044075. – DOI: 10.1088/1757-899X/709/4/044075.