ipolytechiPolytech JournaliPolytech Journal2782-40042782-6341Irkutsk National Research Technical University10.21285/1814-3520-2023-2-284-296ipolytech-705Research ArticleМАШИНОСТРОЕНИЕMECHANICAL ENGINEERINGЭффективность использования новых видов технологической оснастки при изготовлении нежестких плоскостных алюминиевых деталейFeasibility of new types of technological equipment in the manufacture of nonrigid flat aluminum partsХрамовА. В.KhramovA. V.

Храмов Александр Владимирович - заведующий базовой кафедрой «Инновационные технологии мехобработки», президент ООО «ХАЛТЕК-ДоАЛЛ».

432027, Ульяновск, ул. Северный Венец, 32; 117638, Москва, ул. Одесская, 2

Alexander V. Khramov - Head of the department «Innovative technologies of machining» Ulyanovsk State Technical University; President of HALTEC-DoALL LLC.

32, Severny Venets, Ulyanovsk 432027; 2, Odesskaya St., Moscow 117638

Alexander.Khramov@haltec.ruЖирухинК. С.ZhirukhinK. S.

Жирухин Кирилл Сергеевич - ведущий инженер.

117638, Москва, ул. Одесская, 2

Kirill S. Zhirukhin - Chief Engineer.

2, Odesskaya St., Moscow 117638

Kirill.Zhirukhin@haltec.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1745-9016КиселевЕ. С.KiselevE. S.

Киселев Евгений Степанович - доктор технических наук, профессор, ведущий научный сотрудник департамента научных исследований и инноваций.

432027, Ульяновск, ул. Северный Венец, 32

Evgeny S. Kiselev - Dr. Sci. (Eng.), Professor, Leading Researcher of the Department of Scientific Research and Innovation,.

32, Severny Venets, Ulyanovsk 432027

kec.ulstu@mail.ruООО «ХАЛТЕК-ДоАЛЛ»РоссияHALTEK-DoALL LLCRussian FederationУльяновский государственный технический университетРоссияUlyanovsk State Technical UniversityRussian Federation202307072023272284296Copyright © Храмов А.В., Жирухин К.С., Киселев Е.С., 20232023Храмов А.В., Жирухин К.С., Киселев Е.С.Khramov A.V., Zhirukhin K.S., Kiselev E.S.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/705

Цель – установить эффективность применения современной системы нулевого базирования SCHUNK VERO-S Aviation при изготовлении нежестких деталей из алюминия в сравнении с существующей технологией их мелкосерийного производства на отечественных самолетостроительных предприятиях. Исследования проводились в условиях механических цехов, осуществляющих изготовление нежестких деталей летательных аппаратов. При этом оценивались временные и экономические затраты на их изготовление при изменении элементов режима резания и величин снимаемых припусков. Предлагаемый директивный технологический процесс был реализован российской инжиниринговой компанией «ХАЛТЕК» на одном из авиационных предприятий Российской Федерации. Длительность технологического процесса составила в общей сложности 14 ч (по существующей в действующем производстве технологии – 300 ч). Установлено, что сокращение длительности процесса удалось достичь за счет исключения двух операций термостабилизации, сокращения машинного и подготовительно-заключительного времени в 2 раза. Показано, что сокращение машинного времени произошло благодаря увеличению элементов режима резания при изготовлении нежесткой алюминиевой детали с использованием данной оснастки, а также за счет изменения стратегии обработки. Показано, что применение технологической оснастки SCHUNK VERO-S Aviation в совокупности с определенной стратегией механической обработки тонкостенной нежесткой заготовки позволяет практически полностью компенсировать деформации, вызванные остаточными напряжениями первого рода. Новая современная технология с использованием оснастки SCHUNK VERO-S Aviation доказывает свою эффективность при мелкосерийном и серийном изготовлении качественных нежестких тонкостенных деталей, соответствующих требованиям конструкторской документации, без короблений, многочисленных операций правки, термои временной (пролеживания) стабилизации.

In this work, we assess the efficiency of the SCHUNK VERO-S Aviation clamping system in manufacturing nonrigid aluminum parts in comparison with the existing technology of their small-scale production at domestic aircraft plants. The research was conducted using the facilities of mechanical shops that manufacture nonrigid aircraft parts to estimate the time and economic expenditures involved in their production when changing the cutting mode and machining allowances. The proposed technological process was implemented by the HALTEC Russian engineering company at an aircraft manufacturing plant of the Russian Federation. The duration of the technological process amounted to a total of 14 hours, with the existing production technology lasting for 300 hours. The process duration was reduced by eliminating two thermal stabilization operations and shortening the machine-setting time by 50%. The machine-setting time was reduced by increasing the number of cutting mode elements during manufacturing of a non-rigid aluminum part using this tooling, as well as by using a modified machining strategy. The use of the SCHUNK VERO -S Aviation system together with a modified machining strategy for a thin-walled non-rigid workpiece allows for an almost complete compensation of deformations caused by residual stresses of the first kind. The new modern technology of SCHUNK VERO -S Aviation proves to be effective for the small-volume and series production of thin-walled nonrigid components of the required quality without warping, multiple straightening operations, thermal and temporal stabilization.

короблениеостаточные напряжениябазированиетехнологическая оснастканежесткие деталиwarpingresidual stressesbasingtechnological jigs and toolingnonrigid partsReferencesВасильевых С.Л., Саитов В.Е. Особенности обработки нежестких валов // Современные наукоемкие технологии. 2012. № 11. С. 67–68.Vasil'evyh S.L., Saitov V.E. Non-rigid shaft processing features. Sovremennye naukoemkie tekhnologii. 2012;11:67-68. (In Russ.).Uchiyama R., Inoue Y., Uchiyama F., Matsumura T. Optimization in Milling of Polymer Materials for High Quality Surfaces // International Journal of Automation Technology. 2021. Vol. 15. Iss. 4. P. 512–520. https://doi.org/10.20965/ijat.2021.p0512.Uchiyama R., Inoue Y., Uchiyama F., Matsumura T. Optimization in milling of polymer materials for high quality surfaces. International Journal of Automation Technology. 2021;15(4):512-520. https://doi.org/10.20965/ijat.2021.p0512.Вишняков Я.Д., Пискарев В.Д. Управление остаточными напряжениями в металлах и сплавах. М.: Металлургия, 1989. 254 с.Vishnyakov Ya.D. Piskarev V.D. Residual stresses control in metals and alloys. Moscow: Metallurgiya; 1989, 254 р. (In Russ.).Киселев Е.С., Благовский О.В. Управление формированием остаточных напряжений при изготовлении ответственных деталей. СПб: Лань, 2020, 160 с.Kiselev E.S., Blagovskij O.V. Controlling residual stress formation in manufacturing of critical parts. St Petersburg: Lan'; 2020, 160 р. (In Russ.).Kim Y.S., Wang E. Recognition of machining features for cast then machined parts // Computer-Aided Design. 2002. Vol. 34. Iss. 1. Р. 71–87. https://doi.org/10.1016/S0010-4485(01)00058-6.Kim Y.S., Wang E. Recognition of machining features for cast then machined parts. Computer-Aided Design. 2002;34(1):71-87. https://doi.org/10.1016/S0010-4485(01)00058-6.Киселев Е.С., Назаров М.В. Особенности технологии изготовления нежестких корпусных деталей: монография. М.: Русайнс, 2022. 236 с.Kiselev E.S., Nazarov M.V. Features of non-rigid body part manufacturing technology. Moscow: Rusajns; 2022, 236 р. (In Russ.).Khramov A., Semdyankin I., Kiselev E. Application of the modern stationary workholding systems for increase capacity and quality of non-rigid aircraft parts // International Conference on Modern Trends in Manufacturing Technologies and Equipment: MATEC Web Conference. 2021. Vol. 346. Р. 03076. https://doi.org/10.1051/matecconf/202134603076.Khramov A., Semdyankin I., Kiselev E. Application of the modern stationary workholding systems for increase capacity and quality of non-rigid aircraft parts. In: International Conference on Modern Trends in Manufacturing Technologies and Equipment: MATEC Web Conference. 2021;346:03076. https://doi.org/10.1051/matecconf/202134603076.Балашов А.В., Жидецкая А.С., Потапов И.С., Светлова Т.Г. Технологическое обеспечение точности фрезерования нежестких деталей // Вестник Приамурского государственного университета им. Шолом-Алейхема. 2015. № 2. С. 18–22.Balashov Alexsandr V., Zhidetskaya Anna S., Potapov Ivan S., Svetlova Tat’yana G. Technological support of accuracy millings of nonrigid details. Vestnik Priamurskogo gosudarstvennogo universiteta im. Sholom-Alejhema. 2015;2:18-22. (In Russ.).Подпоркин В.Г. Обработка нежестких деталей. М.: Машгиз,1959. 210 с.Podporkin V.G. Processing of nonrigid parts. Moscow: Mashgiz; 1959, 210 p. (In Russ.).Добротворский С.С., Гасанов М.И., Басова Е.В. Опыт создания современных технологий изготовления нежестких деталей с применением передовых CAD/CAM/CAE систем // Вестник Национального технического университета «ХПИ»: сб. науч. тр. темат. вып. Харьков: НТУ «ХПИ», 2015. № 4. С. 37–40.Dobrotvorskij, S.S., Gasanov M.I., Basova E.V. Experience of modern technology creation for manufacturing of non rigid parts using advanced CAD/CAM/CAE systems. Vestnik Nacional'nogo tekhnicheskogo universiteta «HPI»: sbornik nauchnyh trudov tematicheskogo vypuska = Bulletin of the National Technical University "KhPI": collected scientific works of the special issue. Kharkiv: National Technical University “Kharkiv Polytechnic Institute”; 2015, iss. 4, р. 37–40. (In Russ.).Kang Tzong-Shyan, Nnaji Bartholomew O. Feature representation and classification for automatic process planning systems // Journal of Manufacturing Systems. 1993. Vol. 12. Iss. 2. Р. 133–145. https://doi.org/10.1016/02786125(93)90013-J.Kang Tzong-Shyan, Nnaji Bartholomew O. Feature representation and classification for automatic process planning systems. Journal of Manufacturing Systems. 1993;12(2):133-145. https://doi.org/10.1016/0278-6125(93)90013-J.Kailash S.B., Zhang Y.F., Fuh J.Y. A volume decomposition approach to machining feature extraction of casting and forging components // Computer-Aided Design. 2001. Vol. 33. Iss. 8. Р. 605–617.Kailash S.B., Zhang Y.F., Fuh J.Y. A volume decomposition approach to machining feature extraction of casting and forging components. Computer-Aided Design. 2001;33(8):605-617.Насад Т.Г., Насад И.П., Шеров К.Т. Обоснование формирования качества поверхности деталей в результате термического воздействия // Вестник Саратовского государственного технического университета. 2021. № 1. С. 73–78.Nasad T.G., Nasad I.P., Sherov K.T. Forming quality characteristics of a workpiece surface by means of thermal effects. Vestnik Saratovskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta = Vestnik Saratov State Technical University. 2021;1:73-78. (In Russ.).Насад Т.Г., Шеров К.Т., Насад И.П. Теплофизические аспекты гибридных технологий // Вестник Саратовского государственного технического университета. 2020. № 1. С. 47–52.Nasad T.G., Sherov K.T., Nasad I.P. Thermophysical aspects of hybrid technologies. Vestnik Saratovskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta = Vestnik Saratov State Technical University . 2020;1:47-52. (In Russ.).Sherov K., Kuanov I., Imanbaev Y., Mussaye M., Karsakova N., Mardonov B., et al. The investigation and improvement of the hardness of the clad surface by thermal friction milling methods // International Journal of Mechanical Engineering and Robotics Research. 2022. Vol. 11. Iss. 10. P. 784–792. https://doi.org/10.18178/ijmerr.11.10.784-792.Sherov K., Kuanov I., Imanbaev Y., Mussaye M., Karsakova N., Mardonov B., et al. The investigation and improvement of the hardness of the clad surface by thermal friction milling methods. International Journal of Mechanical Engineering and Robotics Research. 2022;11(10):784-792. https://doi.org/10.18178/ijmerr.11.10.784-792.Mussayev M., Sherov K., Buzauova T., Ainabekova S., Taskarina A., Sherov A., Gabdyssalik R. Chip formation during thermal friction turn-milling // Journal of Applied Engineering Science. 2021. Vol. 19. Iss. 1. Р. 142–147. https://doi.org/10.5937/jaes0-27510.Mussayev M., Sherov K., Buzauova T., Ainabekova S., Taskarina A., Sherov A., Gabdyssalik R. Chip formation during thermal friction turn-milling. Journal of Applied Engineering Science. 2021;19(1):142-147. https://doi.org/10.5937/jaes027510.Donenbayev B., Sherov K., Mussayev M., Ainabekova S., Mazdubay A., Taskarina A., Tussupova S., Sherov A., Gabdyssalyk R. Investigation of the method of processing holes with a rotary cup cutter with surfacing // Journal of Applied Engineering Science. 2021. Vol. 19. Iss. 4. Р. 862–867. https://doi.org/10.5937/jaes0-27504.Donenbayev B., Sherov K., Mussayev M., Ainabekova S., Mazdubay A., Taskarina A., Tussupova S., Sherov A., Gabdyssalyk R. Investigation of the method of processing holes with a rotary cup cutter with surfacing. Journal of Applied Engineering Science. 2021;19(4):862-867. https://doi.org/10.5937/jaes0-27504.Татанов П.В., Янюшкин А.Р., Шеров К.Т., Янюшкин А.С. Использование вторичного ресурса твердосплавных сменных многогранных пластин в металлообработке // Наука и техника Казахстана. 2021. № 1. С. 85 –96. https://doi.org/10.48081/QEYA2314.Tatanov P.V., Yanyushkin A.R., Sherov K.T., Yanyushkin A.S. Use of the secondary resource of hard-alloy replaceable multi-face plates in metalworking. Nauka i tekhnika Kazahstana. 2021;1:85-96. (In Russ.). https://doi.org/10.48081/QEYA2314.Носов Н.В., Лавро В.Н., Балакиров С.Н. Технологии восстановления ресурса многогранных неперетачиваемых пластин // Известия Самарского научного центра РАН. 2020. Т. 22. № 3. С. 82–86. https://doi.org/10.37313/1990-53782020-22-3-82-86.Nosov N.V., Lavro V.N., Balakirov S.N. Technology of resource recovery of polyhedral non-reachable plates. Izvestiya Samarskogo nauchnogo centra RAN = Izvestia of Samara Scientific Center of the Russian Academy of Sciences. 2020;22(3):82-86. https://doi.org/10.37313/1990-5378-2020-22-3-82-86.Шеров К.Т., Айнабекова С.С., Тусупова С.О., Сагитов А.А., Иманбаев Е.Б. Исследование термофрикционной отрезки с импульсным охлаждением методом конечных элементов // Вестник машиностроения. 2020. № 8. С. 75–78. https://doi.org/10.36652/0042-4633-20-20-8-75-78.Sherov K.T., Ainabekova S.S., Tusupova S.O., Sagitov A.A., Imanbaev E.B. Finite element method research of thermofriction cutting-off with pulsed cooling. Vestnik mashinostroenie. 2020;8:75-78. https://doi.org/10.36652/0042-4633-2020-8-75-78. (In Russ.).Седов Д.И., Насад Т.Г. Экспериментальные исследования процесса высокоскоростной обработки с низкотемпературным охлаждением // Вестник Саратовского государственного технического университета. 2011. Т. 2. № 2. С. 129–134.Sedov D.I., Nasad T.G. Experimental researches of process of high-speed processing with low temperature cooling. Vestnik Saratovskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta = Vestnik Saratov State Technical University . 2011;2(2):129-134. (In Russ.).Komura N., Matsumoto K., Igari S., Ogawa T., Fujita S., Nakamoto K. Computer aided process planning for rough machining based on machine learning with certainty evaluation of inferred results // International Journal of Automation Technology. 2023. Vol. 17. Iss. 2. P. 120–127. https://doi.org/10.20965/ijat.2023.p0120.Komura N., Matsumoto K., Igari S., Ogawa T., Fujita S., Nakamoto K. Computer aided process planning for rough machining based on machine learning with certainty evaluation of inferred results. International Journal of Automation Technology. 2023;17(2):120-127. https://doi.org/10.20965/ijat.2023.p0120.Черепанов А.А., Балашов А.В., Светлова Т.Г. Совершенствование элементов технологической оснастки для обработки нежестких деталей // Ползуновский альманах. 2012. № 1. С. 223–227.Cherepanov A.A., Balashov A.V., Svetlova T.G. Improving tooling package elements for non-rigid part processing. Polzunovskiy al'manakh, 2012;1:223–227. (In Russ.).

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