Исследование зависимости эффективности резания от геометрии абразивного зерна и режимов абразивно-экструзионной обработки алюминиевых сплавов

Эмпирическая зависимость температуры резания 9(°С) от технологических факторов в общем виде может быть представлена степенным уравнением регрессии

0 = C0VxtySz,

где С0 - коэффициент, зависящей от материала заготовки, материала рабочей части инструмента и условий резания; V - скорость резания, м/мин; t - глубина резания, мм; S - подача, мм/об; х, у, 2 - показатели степеней, зависящие от материала заготовки и рабочей части инструмента, а также условий резания.

Полученную в результате эксперимента модель зависимости температуры резания от технологических факторов надлежит подвергнуть тщательному статистическому анализу [7].

Библиографические ссылки

1. Инженерия поверхности деталей / кол. авторов ; под ред. А. Г. Суслова. М. : Машиностроение, 2008. 320 с.

2. Воронцов А. Л., Султан-Заде Н. М., Албага-чиев А. Ю. Разработка новой теории тепловых процессов резания // Вестник машиностроения. 2010. № 1-12; 2011. № 1-9.

3. Гик Л. А. Ротационное резание металлов. Калининград : Кн. изд-во, 1990. 254 с.

4. Сахаров Г. Н. Обкаточные инструменты. М. : Машиностроение, 1983. 223 с.

5. Слободяник П. Т. Методы и средства контроля температуры при механической обработке. М. : Машиностроение, 1990. 36 с.

6. Безъезычный В. Ф., Тимофеев М. В., Фоменко Р. Н. Экспресс-метод тарирования термопар : справочник // Инженерный журнал. 2010. № 7. С. 38-42.

7. Пляскин И. И. Оптимизация технических решений в машиностроении. М. : Машиностроение, 1982. 176 с.

References

1. Suslov A. G. Inzhenerija poverhnosti detalej [Surface engineering details]. Moscow, Mechanical engineering Publ. 2008. 320 p.

2. Voroncov A. L., Sultan-Zade N. M., Albaga-chiev A. Ju. [Development of the new theory of thermal processes of cutting] Messenger of mechanical engineering. 2010. No. 1-12; 2011. No. 1-9.

3. Gik L. A. Rotacionnoe rezanie metallov [Rotational cutting of metals]. Kaliningrad, Kn. izd-vo, 1990. 254 p.

4. Saharov G. N. Obkatochnye instrument [Rolling tools]. Moscow, Mashinostroenie Publ., 1983. 223 p.

5. Slobodjanik P. T. Metody i sredstva kontrolja temperatury pri mehanicheskoj obrabotke [methods and temperature control devices when machining]. Moscow, Mashinostroenie Publ., 1990. 36 p.

6. Bezezychnyj V. F., Timofeev M. V., Fomenko R. N. [Express-metod calibratuin thermocouples] Spravochnik. Inzhenernyj zhurnal. 2010. № 7, p. 38-42.

7. Pljaskin I. I. Optimizacija tehnicheskih reshenij v mashinostroenii [Optimization of technical solutions in mechanical engineering]. Moscow, Mashinostroenie Publ., 1982. 176 p.

© Сутягин А. В., Малько Л. С., Трифанов И. В., 2014

УДК 621.923.9

ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ ЭФФЕКТИВНОСТИ РЕЗАНИЯ ОТ ГЕОМЕТРИИ

АБРАЗИВНОГО ЗЕРНА И РЕЖИМОВ АБРАЗИВНО-ЭКСТРУЗИОННОЙ ОБРАБОТКИ

АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ

Л. П. Сысоева, С. К. Сысоев, Д. И. Савин, А. Е. Саклакова, А. С. Сысоев

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660014, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

E-mail: sysoeva.tms@mail.ru

Рассмотрены особенности процесса микрорезания и определены геометрические характеристики абразивного зерна, влияющие на эффективность резания. Выявлен параметр для оценки влияния геометрических характеристик абразивных зерен на качество поверхности. Определена зависимость эффективности резания от геометрии абразивного зерна и режимов абразивно-экструзионной обработки.

Ключевые слова: абразивно-экструзионная обработка, рабочая среда, абразивное зерно, микрорезание.

RESEARCH OF CUTTING EFFICIENCY DEPENDENCE FROM THE ABRASIVE GRAIN

GEOMETRY AND ABRASIVE FLOW MACHINING MODES OF ALUMINIUM ALLOYS

L. P. Syisoeva, S. K. Sysoev, D. I. Savin, A. E. Saklakova, A. S. Syisoev

Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660014, Russian Federation E-mail: sysoeva.tms@mail.ru

Технология и мехатроника в машиностроении

The features of the microcutting process are considered and the geometrical characteristics of abrasive grains influencing cutting efficiency are determined. Parameter for an estimation of influence of the abrasive grains geometrical characteristics on the surface quality is revealed. The dependence of the cutting efficiency on the abrasive grains geometry and Abrasive Flow Machining modes is determined.

Keywords: Abrasive Flow Machining, work medium, abrasive grains, microcutting.

В ходе исследования определялась зависимость показателей качества поверхности от зернистости абразива и режимов резания при абразивно-экструзионной обработке (АЭО) деталей из алюминия и его сплавов.

В процессе обработки вязкоупругая рабочая среда (РС), наполненная абразивными зернами, экструдиру-ется под давлением вдоль обрабатываемой поверхности. Под действием давления РС на входе в канал детали формируется сжатый абразивный «жгут», который при движении «отслеживает» контуры канала. На поверхности абразивного жгута находятся активные абразивные зерна (АЗ), контактирующие с поверхностью канала микровыступами, вследствие чего при движении снимается определенный слой материала [1].

Имитация контакта процесса микрорезания единичным АЗ выполнялась на установке МР-2

со ступенчатым нагружением индентора. Геометрические параметры АЗ моделировались с помощью сменных конических твердосплавных инденторов с углами заточки, которые при анализе статистических данных [2] были выявлены в качестве наиболее характерных для углов микровыступов АЗ (рис. 2).

Эксперимент спланирован для двух факторов на трех уровнях варьирования (см. таблицу) проведен на катаных образцах из сплава АМг6 твердостью 100 НВ. Эффективность резания оценивалась по глубине царапины 1ц.

Расчет глубины царапины 1ц проведен по ширине кц (рис. 3, а) с учетом геометрических характеристик индентора, в том числе его радиуса скругления.

При резании образцов наблюдалось незначительное отделение стружки, зоны врезания в начале и пластического деформирования - в конце, а также навалы по длине царапины (рис. 3, б, в).

Рис. 1. Установка МР-2: 1 - индентор; 2 - образец; 3 - сменный груз

Рис. 2. Сменные инденторы (х150) с углами при вершине: а - 60°; б - 90°; в - 120°

б

а

в

Факторы, уровни варьирования, матрица планирования и результаты эксперимента

Факторы Уровни варьирования Шаг, 1 № опыта X1 X2 у № опыта X1 X2 у

-1 0 1

X - угол индентора у, о 60 90 120 30 1 1 1 0,074 6 -1 0 0,157

х2 - сила резания, Н 0 25 50 25 2 -1 1 0,263 7 0 1 0,116

y - глубина царапины /ц, мм 3 1 -1 0,011 8 0 -1 0,095

4 -1 -1 0,094 9 0 0 0,110

5 1 0 0,051

Рис. 3. Царапины на образце (х150) при резании индентором с углом 90о, нагружение 50 Н: а - определение ширины царапины; б - зона пластического деформирования; в - зона врезания индентора

После математической обработки результатов эксперимента получена зависимость эффективности резания алюминиевого сплава от исследуемых параметров:

1Ц = 0,173 + 0,42-10-4у2 + 0,64-10-4Р2 -

ц I

-0,37 • 10-4 у • Р - 0,077у + 0,00168Р, которая позволяет определить вид, зернистость абразива и силу прижатия единичного абразивного зерна

(Р).

Проведенные исследования позволяют сделать следующие выводы: при обработке алюминиевых сплавов для удаления дефектного слоя необходимо использовать абразив с углами при вершине микровыступов менее 90о, что характерно, например, для электрокорунда, а для уменьшения шероховатости поверхности - с углами 90°...120° (например, карбид кремния) при силе прижатия единичного АЗ в диапазоне 0,2.0,4 Н, что позволит реализовать пластическое деформирование без удаления слоя материала.

Библиографические ссылки

1. 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.

2. Ефимова Т. С., Федотов В. В. Экспериментальное определение геометрических параметров единичной абразивной режущей кромки // Научно-техническое творчество: проблемы и перспективы : труды IV Всерос. конф.-семинара (22 мая 2009 г., Сызрань). Самара : Изд-во Самар. гос. техн. ун-та, 2009.

Reference

1. Syisoev S. K., Syisoev A. S. Ekstruzionnoe honingovanie detaley letatelnyih apparatov: teoriya, issledovaniya, praktika: monogr. ; Sib. gos. aerokosmich. un-t. Krasnoyarsk, 2005. 220 p.

2. Efimova T. S., Fedotov V. V. Eksperimentalnoe opredelenie geometricheskih parametrov edinichnoy abrazivnoy rezhuschey kromki // Trudyi IV Vseros. konf.-seminara «Nauchno-tehnicheskoe tvorchestvo: problemyi i perspektivyi». Syizran 22 maya 2009 g. Samara: Izd-vo Samar. gos. tehn. un-ta, 2009.

© Сысоева Л. П., Сысоев С. К., Савин Д. И., Саклакова А. Е., Сысоев А. С., 2014