ISSN: 1814-3520(print)
ISSN: 2500-1590(online)
12+
Вестник Иркутского государственного технического университета
Поиск по сайту

ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИИ СВЕРЛЕНИЯ ТОЧНЫХ ОТВЕРСТИЙ В ТРЕХСЛОЙНЫХ ПАКЕТАХ ИЗ УГЛЕПЛАСТИКОВ И ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ

Иванов Юрий Николаевич , Пашков Андрей Евгеньевич , Чащин Николай Сергеевич

2017 / Том 21 №11 (130) 2017 [ Машиностроение и машиноведение ]

ЦЕЛЬ данной работы заключается в повышении качества поверхности и точности отверстий в пакетах из углепластиков и титановых сплавов путем оптимизации режимов резания и геометрии инструмента при сверлении. МЕТОДЫ. Работа выполнена на базе научных основ технологии машиностроения, теории вероятностей, математической статистики, теории планирования эксперимента и оптимизации технологических процессов. Статистическая обработка экспериментальных данных выполнялась с помощью программных пакетов Statistica 6 и Microsoft Excel 2010. Исследование рельефа поверхности в титановом сплаве выполнено с применением профилометра Taylor Hobson Form Talysurf i200, в углепластике - с помощью оптического профилометра Bruker ContourGT-K1, исследование формы и размера отверстий производилось на координатно-измерительной машине Carl Zeiss CONTURA G2, измерение температур в зоне резания осуществлялось тепловизионной камерой FLIR серии SC7000. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ. Получены модели многофакторного дисперсионного анализа, отражающие влияние режимов сверления на качество поверхности и точность отверстий в смешанных пакетах. Решена задача многокритериальной оптимизации процесса сверления с учетом обеспечения требуемой шероховатости и точности отверстий. На этой основе предложены оптимальные режимы резания, обеспечивающие значительное повышение производительности. Разработана методика оценки влияния тепловых расширений инструмента и обрабатываемой детали на точность отверстий в пакетах, содержащих ПКМ и титановые сплавы. Выявлена типовая форма профиля продольного сечения, характерная сверлению отверстий в пакетах «титановый сплав - ПКМ - титановый сплав». Разработано оригинальное конструктивное решение сверл для обработки смешанных пакетов, минимизирующее влияние тепловых расширений обрабатываемого материала и инструмента на точность отверстий.

Ключевые слова:

персионный анализ

Библиографический список:

  1. Степанов А.А. Обработка резанием высокопрочных композиционных полимерных материалов. Л.: Машиностроение, 1987. 176 с.
  2. Колесник В.А., Криворучко Д.В., Евтухов В.Г. О формировании микрорельефа обработанной резанием поверхности волокнистых полимерных композиционных // Технологические системы. 2013. № 64 (3). С. 60–69.
  3. Воробьев Ю.А., Николаенко А.И., Воробьев А.Ю. Анализ исследований по сверлению смешанных пакетов их композиционных материалов и титановых сплавов // Авиационно-космическая техника и технологии. 2008. № 2. С. 32–38.
  4. Tsao C.C. Investigation into the effects of drilling parameters on delamination by various step-core drills // Journal of Materials Processing Technology. 2008. Vol. 206. No. 1–3. P. 405–411.
  5. Nabhani F. Machining of aerospace titanium alloys // Robotics and Computer–Integrated Manufacturing. 2001. No. 17 (1). P. 99–106.
  6. Shyha, Islam, Soo, Sein Leung, Aspinwall, David, Bradley, Sam, Dawson, Stuart and Pretorius, Cornelius Drilling of titanium/CFRP/aluminium stacks // Key Engineering Materials. 2010. Vol. 447–448. P. 624–633.
  7. Islam M.N., Rafi N.H., Charoon P. An Investigation into Effect of Canned Cycles on Drilled Hole Quality // Proceedings of the World Congress on Engineering (London, 1–3 July 2009). London, 2009. Vol. I.
  8. Чигринец Е.Г. Оптимизация процесса сверления армированного титаном стеклопластикового лонжерона лопасти несущего винта // Вестник Московского авиационного института. 2016. Т. 23. № 1. С. 177–188.
  9. Степанов А.А. Некоторые вопросы механики резания высокопрочных композиционных материалов в кн.: Перспективы развития резания конструкционных материалов. М.: Изд-во ЦН НТО машпрома, 1980. С. 254–255.
  10. Kuo C., Soo S., Aspinwall D., Thomas W., Carr C., Pearson D., M'Saoubi R., Leahy W. Performance of multi–margin coated tools in one–shot drilling of metallic–composite stack materials under varying feed rate and pecking conditions // In Proceedings of the 38th International Matador Conference., 7–4, 38th Matador Conference, (Huwei, Taiwan, Province of China, 28–30 March 2015). Huwei, Taiwan, Province of China, 2015. P. 231–238.
  11. Ломаев В.И., Дударев А.С. Перспективы механической обработки отверстий при производстве изделий из волокнистых композиционных материалов гражданской авиатехники // Технология машиностроения. 2006. № 7. С. 22–25.
  12. Garrick R. Drilling Advanced Aircraft Structures with PCD (Poly–Crystalline Diamond) Drills // SAE Technical, paper 2007–01–3893. 2007.
  13. Atarsia A., Mueller–Hummel P., Hollenbaugh S. High efficiency in machining carbon fiber composites and metal stacks for aerospace application // Finer Points. 2013. P. 18–28.
  14. DeVlieg R., Feikert E. One–Up Assembly with Robots // SAE Technical, paper 2008–01–2297. 2008.
  15. Seti–Tec website [Электронный ресурс]. URL: http://www.seti–tec.com/ (14.08.2017).
  16. Altinkok N., Koker R. Modelling of the prediction of tensile and density properties in particle reinforced metal matrix composites by using neural networks // Materials and Design. 2006. № 27. P. 625–631.
  17. Chicago pneumatic website [Электронный ресурс]. URL: http://www.cp.com/en (13.08.2017).
  18. Пикалов А.А. Особенности разделки отверстий в смешанных пакетах КМ–Ti–Al // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2012. Т. 14. № 2–4. С. 669–676.
  19. Ярославцев В.М., Назаров Н.Г. Оценка эффективности прерывистого резания на основе использования закономерностей изменения теплонапряженности процесса // Интернет-журнал «Наука и образование». 2013. № 10. С. 35–42. URL: http://cyberleninka.ru/article/n/otsenka-effektivnosti-preryvistogo-rezaniya-na-osnove-ispolzovaniya (ассessed 14 August 2017).
  20. Rao R.V. Advanced Modeling and Optimization of Manufacturing Processes. London: Springer. 2011. 380 p.
  21. Ящерицын П.И., Махаринский Е.И. Планирование эксперимента в машиностроении. Минск: Вышейшая шк., 1985. 286 c.
  22. Джонсон Н., Лион Ф. Статистика и планирование эксперимента в технике и науке. Методы планирования эксперимента / пер. с англ. М.: Мир, 1980.520 с.
  23. Дрейпер Н.Р., Смит Д.Г. Прикладной регрессионный анализ. М.: ИД «Вильямс», 2007. 912 с.
  24. Иванов Ю.Н., Каверзин Е.Я., Чапышев А.П. Экспериментальное исследование влияния теплового расширения обрабатываемых материалов при сухом сверлении отверстий в пакетах структуры «полимерный композиционный материал – титановый сплав» // Вестник ИрГТУ. 2013. № 10 (81). С. 36–42.
  25. Спиридонов А.А. Планирование эксперимента при исследовании технологических процессов. М.: Машиностроение, 1981. 184 с.
  26. Колесник В.А., Криворучко Д.В., Митал Д. Температура резания при сверлении пакетов углепластик/титановый сплав // Резание и инструмент в технологических системах: междунар. науч.-техн. сб. Харьков, 2015. Вып. 85. С. 126–136.
  27. Общемашиностроительные нормативы времени и режимов резания для нормирования работ, выполняемых на универсальных и многоцелевых станках с числовым программным управлением. Нормативы режимов резания. М.: Экономика, 1990. 474 c.
  28. Патент № 149613, Российская Федерация, МПК G01N 27/42. Сверло для обработки отверстий в смешанных пакетах, содержащих металлы и полимерные композиционные материалы / Ю.Н. Иванов, Е.Я. Каверзин; заявитель и патентообладатель Б.А. Оргиян № 749807; заявл. 27.10.1961; опубл. 01.01.1962, Бюл. № 1.

Файлы:

Язык
RuEn

Лицензия Creative Commons
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная
Количество скачиваний:8041