UDK 621.9.06 Машины и установки. Основные элементы и вспомогательные устройства. Конструкция, компоновка и принципы работы в целом
The article is devoted to the distribution of the radii of the cutting tips during magnetic-abrasive processing and comparison of distribution polygons. The conducted experimental researches are stated. Graphs of the distribution of the radii of the cutting vertices are given.
MAGNETIC ABRASIVE MACHINING, CUTTING TOP RADIUS, DISTRIBUTION POLYGONS, PROFILOGRAPH-PROFILOMETER, OPTICAL PROFILOMETER-INTERFEROMETER.
1 Состояние вопроса исследования и актуальность работы
В настоящее время в машиностроительных изделиях удельный вес деталей, изготовленных из композиционных, пластиковых, пластмассовых, резиновых материалов постоянно увеличивается. Такие изделия эффективно формируются на термопласт-автоматах. Основным видом технологической оснастки термопласт-автомата является пресс-форма. Пресс-формы преимущественно изготавливают из алюминиевых сплавов. Качество поверхностей изделий определяется шероховатостью формообразующей поверхности пресс-формы. Шероховатость поверхности обеспечивают фрезерованием концевой фрезой и последующим ручным полированием. Ручное полирование не обеспечивает стабильные показатели качества поверхности, требует высокой квалификации рабочего и имеет низкую производительность.
Автоматизация финишных операций является актуальной технологической проблемой. Выполнение финишных операций на станках с ЧПУ позволяет обеспечивать стабильное качество обрабатываемых поверхностей, повышает производительность и снижает себестоимость готового изделия. Одним из наиболее эффективных способов финишной обработки сложно-профильных поверхностей является процесс магнитно-абразивной обработки. Магнитное поле, действующее на зерна, удерживает их в рабочем зазоре, тем самым обеспечивая их эластичную связку, позволяя копировать контур обрабатываемого изделия.
Съем металла и формирование шероховатости при магнитно-абразивной обработке (МАО) определяется массовым взаимодействием абразивных зерен с материалом заготовки. Зерна имеют случайные геометрические характеристики, случайно расположены на поверхности инструмента и внедряются в обрабатываемый материал на глубину, также имеющую случайные составляющие. Зерно воздействует на поверхность заготовки лишь несколькими гранями, поэтому для расчета шероховатости после магнитно-абразивной обработки требуется знать геометрические параметры данных вершин.
2 Материалы и методы
В работе применялись теоретические исследования на базе научных основ технологии машиностроения, теории резания, системного анализа, сопротивления материалов, теории пластичности и упругости. Подтверждение теоретических положений обеспечивалось экспериментальными методами лабораторных исследований с обработкой экспериментальных данных. Применялись физические методы анализа качества микрорельефа. Результаты экспериментов обрабатывались с помощью методов математической статистики.
3 Результаты исследований
Для математического моделирования глубины резания магнитно-абразивного зерна необходимо знать размер его внедряемого элемента. Магнитно-абразивное зерно имеет сложную форму (рис. 1) с различными режущими кромками. При прохождении в рабочем зазоре зерно контактирует несколькими гранями, тем самым оно погружается в материал не полностью, а на часть глубины данных режущих кромок (рис. 2). Каждая режущая кромка имеет свой радиус округления (чуть больше написать почему не острая грань, а радиус скругления), для определения данных радиусов нами был проведен эксперимент.
А, В – размеры зерна, r – радиус округления вершины зерна, e – угол при вершине зерна
Рисунок 1 – Магнитно-абразивные зерна
А – абразивное зерно; ВС – линия среза; Н – глубина резания;
V – скорость резания; Z – заготовка
Рисунок 2 – Стохастический характер магнитно-абразивной обработки
При измерении радиусов возможно использование любого материала, обеспечивающего копирование профиля вершин. Было принято решение заменить дюралюминий на органическое стекло, т.к. магнитная проницаемость материалов практически одинаковая и на стекле остаются достаточно глубокие риски, после магнитно-абразивной обработки.
Для получения профилей режущих вершин анализировали профили царапин, нанесенных зернами инструмента на поверхности полированного органического стекла. Для этого пластина органического стекла прижималась к индуктору с зернами с усилием 1000 Н. Затем производилось перемещение пластины относительно неподвижного инструмента. На рисунке 3 приведена фотография установки для получения рисок, а на рисунке 4 – фотография образцов с рисками.
1. Baron, Yu. M. Magnitno-abrasive and magnetic processing of products and cutting tools. – L. ; Engineering. Leningrad. dept. 1986. – 176 p.
2. Baron, Yu. M. Physical bases of work of magnetic-abrasive materials / Yu. M. Baron // Magnetic-abrasive materials and methods of their testing. – Kyiv, 1980. – P. 10-17.
3. Goncharov, V. D. Progressive technological methods of finishing processing : textbook. allowance / V. D. Goncharov. – M. : Stanki, 1993. – 105 p.
4. Konovalov, E. G. Finishing parts in a magnetic field with ferromagnetic powders / E. G. Konovalov, G. S. Shulev. – Minsk : Science and technology, 1967. – 125 p.
5. Konovalov, E. G. Fundamentals of new metalworking methods. Minsk : AN BSSR, 1961. 297 p.
6. Kozhuro, L. M. Processing of machine parts in a magnetic field / L. M. Kozhuro, B. P. Chemisov. – Minsk : Science and technology, 1995. – 232 p.
7. Kragelsky I. V. Influence of roughness and material properties on the actual area of contact of surfaces. – M. : Publishing House of the Academy of Sciences of the USSR, 1961, p. 12-15.
8. Krymsky, M. D. Distribution and compaction of magnetically abrasive powder in the working gap of the machine / M. D. Krymsky // Magnetically abrasive materials and methods of their testing. – Kyiv, 1980. – P. 92-97.
9. Leonov S. L. Distribution of cutting top radius in magnetic abrasive machining / S. L. Leonov, A. M. Ikonnikov, D. E. Solomin // Polzunovskiy almanac. 2021. № 3. P. 29-32.
10. Maiboroda, V. S. Fundamentals of the creation of a powder magnetic abrasive tool for cutting shaped surfaces: author. dis. Doctor of Technical Sciences : 05.03.01 / V. S. Maiboroda. ; Kyiv, polytechnic, in-t. – Kyiv, 2001. – 36 p.
11. Nalivko, G. D. Some properties of magnetic abrasive powders from pseudo-melted compositions / G. D. Nalivko // Powder metallurgy. – 1979. – № 8. – P. 83.
12. Novoselov, Yu. K. Dynamics of surface formation during abrasive processing: monograph / Yu. K. Novoselov. – Sevastopol : Sev NTU, 2012. – 304 p.
13. Prikhodko, S. P. Magnetic-abrasive polishing with inductors on permanent magnets / S. P. Prikhodko, Yu. M. Baron // Autotractor electrical equipment. – 1983. – № 5. – S. 11-14, 143.
14. Prikhodko, S. P. Magnetic inductors for polishing external surfaces of rotation / S. P. Prikhodko // Improving the efficiency of technological processes of machine-building production. – Barnaul, 1989. – P. 35, 144.
15. Prikhodko, S. P. Magnetic inductors for polishing flat surfaces / S. P. Prikhodko // Improving the efficiency of technological processes of machine-building production. – Barnaul, 1989. – P. 52.
16. Prikhodko, S. P. Modeling the process of magnetic-abrasive processing of machine parts on a computer / S. P. Prikhodko // Finishing and finishing methods and tools in mechanical engineering technology. – Barnaul, 1987. – S. 115-119. 146.
17. Prikhodko, S. P. Technological regularities of magnetic abrasive polishing with permanent magnet inductors Prikhodko, Yu. M. Baron // Autotractor electrical equipment. – M., 1983. – № 6 – S. 12-14.
18. Prikhodko, S. P. The role of eddy currents in the process of magnetic abrasive processing / S. P. Prikhodko // Finishing methods and tools in engineering technology. – Barnaul, 1989. – P. 104-107.
19. Sakulevich, F. Yu. Fundamentals of magnetic-abrasive processing / F. Yu. Sakulevich. – Minsk : Science and technology, 1981. – 328 p. 157.
20. Sakulevich, F. Yu. Volumetric magnetic-abrasive processing / F. Yu. Sakulevich, L. M. Kozhukhov. – Minsk : Science and technology, 1978. – 168 p. 156.
21. Sakulevich, F. Yu., Minin, L. K., Olender, L. A. Magnetically abrasive machining of precision parts. – Mn. ; Higher School, 1977. – 288 p.
