Повышение эффективности зачистки поверхностей двойной кривизны на установке с револьверной головкой

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.

1. Пашков 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.

2. 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.

3. 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.

4. 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.

5. 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-18.2018.75

6. 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.

7. Пашков А.Е. Технологические связи в процессе изготовления длинномерных листовых деталей. Иркутск: Изд-во ИрГТУ. 2005. 138 с.

8. 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.

9. 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.

10. 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.

11. 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.

12. 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.

13. 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.

14. 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.

15. 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.

16. Воскобойников Б.С., Гречиков М.М., Гуськова Г.И. Шлифовальные технологии и высокоточное оборудование // Комплект: инструмент, технология, оборудование. 2008. № 1. С. 12–30.

17. Николаенко А.А. Повышение производительности и точности обработки при профильном глубинном шлифовании // Вестник машиностроения. 1997. № 2. С. 21–23.

18. 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.

19. 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.

20. Старков В.К. Шлифование высокопористыми кругами. М.: Машиностроение, 2007. 688 с.

21. 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/10.21285/1814-3520-2019-5-874-883

22. 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.

23. 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.2001.000260

24. Tu 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.2017.03.035

25. Meguid 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)00043-4

26. Miao 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.2009.03.013

27. Hong 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.2007.11.017

28. Nouguier-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.2012.11.031