ipolytechiPolytech JournaliPolytech Journal2782-40042782-6341Irkutsk National Research Technical University10.21285/1814-3520-2021-3-300-308ipolytech-488Research ArticleМАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕMACHINE BUILDING AND MACHINE SCIENCEПовышение эффективности зачистки поверхностей двойной кривизны на установке с револьверной головкойImproving stripping efficiency of double curvature surface on a setup with turret headЛеЧи ВиньLeTri Vinh

Ле Чи Винь, кандидат технических наук, доцент кафедры технологии и оборудования машиностроительных производств

664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83

Vinh Le Tri, Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor of the Department of Mechanical Engineering Production Technologies and Equipment

83 Lermontov St., Irkutsk 664074

vinh_istu@mail.ruКольцовВ. П.KoltsovV. P.

Кольцов Владимир Петрович, доктор технических наук, профессор, профессор кафедры технологии и оборудования машиностроительных производств

664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83

Vladimir P. Koltsov, Dr. Sci. (Eng.), Professor of the Department of Mechanical Engineering Production Technologies and Equipment

83 Lermontov St., Irkutsk 664074

kolcov@istu.eduСтародубцеваД. А.StarodubtsevaD. A.

Стародубцева Дарья Александровна, кандидат технических наук, доцент кафедры технологии и оборудования машиностроительных производств

664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83

Darya A. Starodubtseva, Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor of the Department of Mechanical Engineering Production Technologies and Equipment

83 Lermontov St., Irkutsk 664074

d.star-irk@yandex.ruРакицкаяВ. Б.RakitskayaV. B.

Ракицкая Валентина Борисовна, старший преподаватель кафедры технологии и оборудования машиностроительных производств

664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83

Valentina B. Rakitskaya, Senior Lecturer of the Department of Mechanical Engineering Production Technologies and Equipment

83 Lermontov St., Irkutsk 664074

rvb@istu.eduИркутский национальный исследовательский технический университетРоссияIrkutsk National Research Technical UniversityRussian Federation202106072021253300308Copyright © Ле Ч., Кольцов В.П., Стародубцева Д.А., Ракицкая В.Б., 20212021Ле Ч., Кольцов В.П., Стародубцева Д.А., Ракицкая В.Б.Le T., Koltsov V.P., Starodubtseva D.A., Rakitskaya V.B.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://ipolytech.elpub.ru/jour/article/view/488

Цель – разработать методику выбора рационального профиля профилированного лепесткового круга для револьверной зачистной головки для зачистки поверхностей детали с различным радиусом поперечной кривизны. Для реализации технологии изготовления крупногабаритных обводообразующих деталей специалистами Иркутского национального исследовательского технического университета и Иркутского авиационного завода была спроектирована и изготовлена специальная установка УДФ-4 (установка дробеударного формообразования). Данная установка оснащена системой ЧПУ и двумя рабочими органами, дробеметным аппаратом и револьверной зачистной головкой с четырьмя лепестковыми кругами. В работе предложена методика и критерии выбора профилированного лепесткового круга для зачистки обводообразующих поверхностей деталей в зависимости от радиуса кривизны последней. Для анализа был выбран лепестковый круг с оптимальным радиусом кривизны профиля 40 м, позволяющий охватить достаточно большой диапазон кривизны профиля обрабатываемых деталей (от 8 до 40 м). Установлено, что профилированные лепестковые круги шириной 100 и 200 м с радиусом профиля лепестков 40 м обеспечивают равномерный съем материала при зачистке поверхности с радиусом кривизны от 8 до 40 м без последующего перекрытия обработанной полосы. Показано, что для повышения производительности зачистки необходимо применение более широких профилированных лепестковых кругов. В этом случае круг шириной 300 мм можно применять для участков поверхности детали с радиусом поперечной кривизны более 14 м, а круг шириной 400 мм – для участков поверхности с радиусом кривизны более 20 м. Таким образом, по результатам сравнения процесса зачистки криволинейной поверхности лепестковыми кругами прямого профиля установлено, что профилированные лепестковые круги значительно расширяют возможности использования револьверной зачистной головки установки УДФ-4.

The study was performed to develop a method for selecting a rational profile of a profiled flap wheel for a turret stripping head for cleaning parts with different radius of the transverse curvature. Researchers from the Irkutsk National Research Technical University and Irkutsk Aviation Plant designed and fabricated a special PFS-4 (peen forming setup) unit to implement manufacturing technology of large-scale contour-forming components. The unit is equipped with a CNC system, two movable operating elements, a shot blaster and a turret stripping head with four flap wheels. The paper offers methods and criteria for selecting the profiled flap wheel for stripping the contour-forming surfaces of the components, depending on the curvature radius of the latter. A flap wheel with an optimal curvature radius of 40 m was chosen for analysis, which allows a sufficiently large range of profile curvature of the processed components (from 8 to 40 m) to be covered. Profiled flap wheels 100 and 200 m wide with a flap profile radius of 40 m provided uniform material removal when cleaning the surface with a curvature radius from 8 to 40 m without further overlapping with a finished strip. It was shown that wider profiled flap wheels are necessary to increase stripping efficiency. In this case, a 300 mm wide flap wheel can be used for a component surface area with a transverse curvature radius over 14 m and a 400 mm wheel for surface areas with a curvature radius of over 20 m. Thus, comparing the stripping process of a curved surface by the straight flap wheel revealed that profiled flap wheels significantly expand the workability of the PFS-4 unit turret stripping head.

дробеударное формообразованиезачисткалепестковый кругпрофилирование лепестковых круговматематическая модельpeen forming setupgrindingflap wheelprofiled flap wheelmathematical modelReferencesПашков А.Е., Чапышев А.П. Автоматизация процесса финишной обработки после дробеударного формообразования // Повышение эффективности технологических процессов в машиностроении: сб. науч. тр. / под ред. Ю.В. Димова. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2000. С. 28–31.Pashkov AE, Chapyshev AP. Automation of the finishing process after shot peening shaping. In: Dimov YuV (eds.). Povyshenie effektivnosti tekhnologicheskih processov v mashinostroenii = Improving efficiency of technological processes in mechanical engineering. Irkutsk: Irkutsk State Technical University; 2000, p. 28–31. (In Russ.)Пашков А.Е., Лихачев А.А., Викулова С.В. К вопросу комплексной автоматизации процесса формообразования длинномерных листовых деталей // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2006. № 4–3. С. 21–24.Pashkov AE, Likhachev AA, Vikulova SV. To complex automation of long-size sheet part shaping. Vestnik Irkutskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta = Proceedings of Irkutsk State Technical University. 2006;4–3: 21–24. (In Russ.)Пашков А.Е. О создании комплексной технологии формообразования крупногабаритных панелей // Высокоэффективные технологии проектирования, конструкторско-технологической подготовки и изготовления самолетов: материалы Всерос. (с междунар. участием) науч.-практ. семинара (г. Иркутск, 9–11 ноября 2011 г.). Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2011. С. 103–110.Pashkov AE. On creation of an integrated technology for large panel shaping. In: Vysokoeffektivnye tekhnologii proektirovaniya, konstruktorsko-tekhnologicheskoj podgotovki i izgotovleniya samoletov: materialy Vserossijskogo (s mezhdunarodnym uchastiem) nauchno-prakticheskogo seminara = Highly effective technologies for aircraft design, engineering - technological preparation and manufacture: materials of All-Russian (with international participation) scientific and practical seminar. 9–11 November 2011, Irkutsk. Irkutsk: Irkutsk State Technical University; 2011, р. 103–110. (In Russ.)Кольцов В.П., Стародубцева Д.А., Козырева М.В. Анализ зависимостей съема и шероховатости поверхности детали при обработке лепестковыми кругами по результатам факторного эксперимента // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2015. № 1. С. 32–41.Koltsov VP, Starodubtseva DA, Kozyreva MV. Analysis of cuttings and part surface roughness dependences under flap wheel machining according to factorial experiment results. Vestnik Irkutskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta = Proceedings of Irkutsk State Technical University. 2015;1:32–41. (In Russ.)Koltsov V., Starodubtseva D., Le Tri Vinh, Phung Xuan Son. Step-by-step surface roughness formation during shot peening and subsequent grinding with flap wheels // Aviamechanical engineering and transport (AVENT 2018): Proceedings of the International Conference (Irkutsk, 2126 May 2018). Irkutsk, 2018. Vol. 158. P. 386–390. https://doi.org/10.2991/avent-18.2018.75Koltsov V, Starodubtseva D, Le Tri Vinh, Phung Xuan Son. Step-by-step surface roughness formation during shot peening and subsequent grinding with flap wheels. In: Aviamechanical engineering and transport (AVENT 2018): Proceedings of the International Conference. 2126 May 2018, Irkutsk. Irkutsk; 2018, vol. 158, p. 386–390. https://doi.org/10.2991/avent-18.2018.75 (In Russ.)Дубровский П.В. Исследование процессов полирования авиационных деталей // Системы управления жизненным циклом изделий авиационной техники: актуальные проблемы, исследования, опыт внедрения и перспективы развития: тезисы докладов V Междунар. науч.-практ. конф. (г. Ульяновск, 24–25 ноября 2016 г.). Ульяновск: Изд-во УлГУ, 2016. С. 141–142.Dubrovskij PV. Study of aircraft part polishing processes. In: Sistemy upravleniya zhiznennym ciklom izdelij aviacionnoj tekhniki: aktual'nye problemy, issledovaniya, opyt vnedreniya i perspektivy razvitiya: doklady V Mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii = Aviation engineering product life cycle control systems: actual problems, research, implementation experience and development prospects: abstracts of V International scientific and practical conference. 24–25 November 2016, Ul'yanovsk. Ul'yanovsk: Ulyanovsk State University; 2016, р. 141–142. (In Russ.)Пашков А.Е. Технологические связи в процессе изготовления длинномерных листовых деталей. Иркутск: Изд-во ИрГТУ. 2005. 138 с.Pashkov AE. Technological connections under long sheet metal part manufacturing. Irkutsk: Irkutsk State Technical University; 2005, 138 р. (In Russ.)Димов Ю.В. Перспективы использования лепестковых кругов при изготовлении деталей самолета // Повышение эффективности технологических процессов в машиностроении: сб. науч. тр. / под ред. Ю.В. Димова. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2000. С. 3–10.Dimov YuV. Application prospects of flap wheels in aircraft parts manufacturing. In: Dimov YuV (eds.). Povyshenie effektivnosti tekhnologicheskih processov v mashinostroenii = Improving efficiency of technological processes in mechanical engineering. Irkutsk: Irkutsk State Technical University; 2000, p. 3–10. (In Russ.)Стародубцева Д.А. Револьверная головка для зачистки панелей и обшивок лепестковыми кругами после дробеударного формообразования // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2015. № 4. С. 34–37.Starodubtseva DA. A turret for grinding of panels and covers by flap wheel after shot peen forming. Sovremennye tehnologii. Sistemnyj analiz. Modelirovanie. = Modern Technologies. System analysis. Modeling. 2015;4:34–37. (In Russ.)Пат. № 2567926, Российская Федерация, B24B 29/00 (2006.01), B24B 41/04 (2006.01). Револьверная головка для шлифования криволинейных поверхностей лепестковыми кругами / А.К. Китов, А.Е. Пашков, П.Г. Гришаев, Д.А. Стародубцева; заявители и патентообладатели Иркутский национальный исследовательский технический университет, ПАО «Научно-производственная корпорация «Иркут». Заявл. 27.12.2013; опубл. 10.11.2015. Бюл. № 31.Kitov AK, Pashkov AE, Grishaev PG, Starodubtseva DA. A turret for grinding curved surfaces with flap wheels. Patent RF, no. 2567926; 2015. (In Russ.)Kalchenko V.I., Sliednikova O.S., Kalchenko D.V., Muzychka D.G. 3D-моделювання інструментів та формоутворення при шліфуванні торців непереточуваних прямокутних пластин орієнтованим кругом // Вісник Чернігівського державного технологічного університету. Серія: Технічні науки. 2014. No. 2. P. 55–62.Kalchenko VI, Sliednikova OS, Kalchenko DV, Muzychka DG. 3d-modeling of tools and forming under while grinding faces of indexable rectangular plates in oriented wheel. Vіsnik Chernіgіvs'kogo derzhavnogo tekhnologіchnogo unіversitetu. Serіya: Tekhnіchnі nauki = Visnyk of Chernihiv State Technological University. 2014;2:55–62. (In Russ.)Кальченко В.І., Слєднікова О.С., Кальченко Д.В. 3D-моделювання інструментів, процесу зняття припуску та формоутворення під час шліфування зі схрещеними осями торової поверхні і круга // Технічні науки та технології. 2015. No. 2. P. 31–38.Kalchenko VI, Sliednikova OS, Kalchenko DV. 3Dmodeling of tool, the process of removal of allowance and formation in grinding with crossed axes of torus surface and wheels. Tekhnіchnі nauki ta tekhnologії = Engineering Sciences and Technologies. 2015;2:31–38. (In Russ.)Кальченко В.И., Кальченко В.В., Веремей Г.А., Следникова Е.С. Модульное 3D-моделирование инструментов, процесса съема припуска и формообразования при растачивании седел клапанов ориентированной пластинкой // В і с н и к Чернігівського державного технологічного університету. Серія: Технічні науки. 2015. № 2. С. 51–60.Kalchenko VI, Kalchenko VV, Veremey GA, Slednikova ES. Modular 3D-modeling of tools, allowance removal and formation when boring valve seats by an oriented plate. V і s n i k Chernіgіvs'kogo derzhavnogo tekhnologіchnogo unіversitetu. Serіya: Tekhnіchnі nauki = Visnyk of Chernihiv State Technological University. 2015;2:51–60. (In Russ.)Слєднікова О. Модульне моделювання профілів кругів, зняття припуску та формоутворення при двосторонньому шліфуванні торців некруглих деталей // Технічні науки та технології. 2016. № 3. P. 76–84.Sliednikova ES. Modular modeling of wheels’ profiles, stock removal and formation with bilateral grinding of ends of non-circular details. Tekhnіchnі nauki ta tekhnologії = Engineering Sciences and Technologies. 2016;3:76–84. (In Russ.)Кальченко В.И., Кальченко В.В., Кологойда А.В., Кириенко С.Ю. Шлифование криволинейных поверхностей лопаток газотурбинных двигателей абразивной лентой при помощи робота с ЧПУ РМ-01 // Вестник двигателестроения. 2012. № 1. С. 181–185.Kalchenko VI, Kalchenko VV, Kologoida AV, Kiriyenko SYu. Grinding formed surface blade gas-turbine engine abrasive belt by the instrumentality NC ROBOT PM-01. Vestnik dvigatelestroeniya. 2012;1:181–185. (In Russ.)Воскобойников Б.С., Гречиков М.М., Гуськова Г.И. Шлифовальные технологии и высокоточное оборудование // Комплект: инструмент, технология, оборудование. 2008. № 1. С. 12–30.Voskoboinikov BS, Grechikov MM, Guskova GI. Grinding technologies and high-precision equipment. Komplekt: instrument, tekhnologiya, oborudovanie = Complect: Tool, Technology, Equipment. 2008;1:12–30. (In Russ.)Николаенко А.А. Повышение производительности и точности обработки при профильном глубинном шлифовании // Вестник машиностроения. 1997. № 2. С. 21–23.Nikolaenko AA. Improving productivity and machining accuracy under profile deep grinding. Vestnik mashinostroeniya. 1997;2:21–23. (In Russ.)Носенко В.А., Жуков В.К., Васильев А.А., Носенко С.В. Попутное и встречное глубинное шлифование поверхности неполного цикла с периодической правкой круга // Вестник машиностроения. 2008. № 5. С. 44–50.Nosenko VA, Zhukov VK, Vasiliev AA, Nosenko SV. Deep grinding of incomplete-cycle surfaces, with periodic straightening of the wheel. Vestnik mashinostroeniya. 2008;5:44–50. (In Russ.)Рыкунов Н.С., Сухов Е.И., Волков Д.И. Высокопроизводительная обработка материалов методом глубинного шлифования // Оптимизация операций механической обработки: межвуз. сб. науч. тр. / под ред. С.С. Силина. Ярославль: Изд-во ЯПИ, 1984. С. 23–32.Rykunov NS, Sukhov EI, Volkov DI. High-performance processing of materials by deep grinding method. In: Silin SS (eds.). Optimizaciya operacij mekhanicheskoj obrabotki = Optimization of machining operations: interuniversity collection of scientific articles. Yaroslavl: Yaroslavl Polytechnic Institute; 1984, р. 23–32. (In Russ.)Старков В.К. Шлифование высокопористыми кругами. М.: Машиностроение, 2007. 688 с.Starkov VK. Grinding with highly porous wheels. Moscow: Mashinostroenie; 2007, 688 p. (In Russ.)Ле Чи Винь, Кольцов В.П., Стародубцева Д.А., Фунг Суан Шон. Производительность зачистки поверхности лепестковым кругом после дробеударного формообразования // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2019. Т. 23. № 5. С. 874–883. https://doi.org/10.21285/1814-3520-2019-5-874-883Le Tri Vinh, Koltsov VP, Starodubtseva DA, Phung Xuan Son. Productivity of flap wheel grinding after shot peening. Vestnik Irkutskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta = Proceedings of Irkutsk State Technical University. 2019;23(5):874–883. https://doi.org/10.21285/1814-3520-2019-5-874-883 (In Russ.)Кольцов В.П., Стародубцева Д.А., Чапышев А.П. К определению величины припуска при зачистке поверхности панелей и обшивок лепестковым кругом после дробеударного формообразования // Вестник Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева. 2017. Т. 73. № 1. С. 25–30.Koltsov VP, Starodubtseva DA, Chapyshev AP. To determination of the value of the allowance during deburring abrasive mop panel surface after shot peen forming. Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta imeni A.N. Tupoleva. 2017;73(1):25–30. (In Russ.)Baragetti S. Three-dimensional finite-element procedures for shot peening residual stress field prediction // International Journal of Computer Applications in Technology. 2001. Vol. 14. Iss. 1-3. P. 51–63. https://doi.org/10.1504/IJCAT.2001.000260Baragetti S. Three-dimensional finite-element procedures for shot peening residual stress field prediction. International Journal of Computer Applications in Technology. 2001;14:1-3:51–63. https://doi.org/10.1504/IJCAT.2001.000260Tu Fubin, Delbergue D., Miao Hongyan, Klotz T., Brochu M., Bocher P., et al. A sequential DEM-FEM coupling method for shot peening simulation // Surface and Coatings Technology. 2017. Vol. 319. P. 200–212. http://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2017.03.035Tu Fubin, Delbergue D, Miao Hongyan, Klotz T, Brochu M, Bocher P, et al. A sequential DEM-FEM coupling method for shot peening simulation. Surface and Coatings Technology. 2017;319:200–212. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2017.03.035Meguid S.A., Shagal G., Stranart J.C. 3D FE analysis of peening of strain-rate sensitive materials using multiple impingement model // International Journal of Impact Engineering. 2002. Vol. 27. Iss. 2. P. 119–134. https://doi.org/10.1016/S0734-743X(01)00043-4Meguid SA, Shagal G, Stranart JC. 3D FE analysis of peening of strain-rate sensitive materials using multiple impingement model. International Journal of Impact Engineering. 2002;27(2):119–134. https://doi.org/10.1016/S0734-743X(01)00043-4Miao H.Y., Larose S., Perron C., Evesque M. On the potential applications of a 3D random finite element model for the simulation of shot peening // Advances in Engineering Software. 2009. Vol. 40. Iss. 10. P. 1023–1038. https://doi.org/10.1016/j.advengsoft.2009.03.013Miao HY, Larose S, Perron C, Evesque M. On the potential applications of a 3D random finite element model for the simulation of shot peening. Advances in Engineering Software. 2009;40(10):1023–1038. https://doi.org/10.1016/j.advengsoft.2009.03.013Hong T., Ooi J.Y., Shaw B. A numerical simulation to relate the shot peening parameters to the induced residual stresses // Engineering Failure Analysis. 2008. Vol. 15. Iss. 8. P. 1097–1110. https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2007.11.017Hong T, Ooi JY, Shaw B. A numerical simulation to relate the shot peening parameters to the induced residual stresses. Engineering Failure Analysis. 2008;15(8):10971110. https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2007.11.017Nouguier-Lehon C., Zarwel M., Diviani C., Hertz D., Zahouani H., Hoc T. Surface impact analysis in shot peening process // Wear. 2013. Vol. 302. Iss. 1-2. P. 1058–1063. https://doi.org/10.1016/j.wear.2012.11.031Nouguier-Lehon C, Zarwel M, Diviani C, Hertz D, Zahouani H, Hoc T. Surface impact analysis in shot peening process. Wear. 2013;302(1-2):1058–1063. https://doi.org/10.1016/j.wear.2012.11.031

The authors declare that there are no conflicts of interest present.