В ПНИПУ избавились от дефектов при изготовлении деталей

Исследование опубликовано в Master′s Journal. Исследование проведено в рамках реализации программы стратегического академического лидерства «Приоритет-2030».

Растачивание – один из наиболее широко используемых методов обработки глубоких отверстий, который необходим для восстановления их правильной геометрии и подгонки диаметра под нужные значения. Получаемые заготовки обладают высокой точностью и относительно низкой стоимостью. Ступенчатые каналы используются, например, в машиностроении и автомобильной промышленности. При допущении ошибки существует риск возникновения брака в работе: неполная обработка поверхности, несоответствие диаметра, низкое качество обработанной поверхности и так далее.

Для растачивания отверстий применяют специальный инструмент. Он состоит из расточной головки, твердосплавных направляющих и сменного режущего блока. В расточную головку вставляется сменный режущий блок и закрепляется специальным механизмом. Процесс растачивания отверстия подразумевает снятие режущим блоком слоя металла (или другого материала), увеличивая диаметр отверстия.

Обработать глубокие отверстия сложнее, чем обычные. Из-за большого осевого расстояния в процессе введения инструмента возрастают вибрации. Теряется устойчивость процесса резания, точность размеров, повышается шероховатость поверхности. Чем длиннее отверстие, тем сложнее эвакуация стружки из зоны резания и охлаждение инструмента.

Ученые Пермского Политеха разработали технологию обработки ступенчатых каналов на обратной подаче («на растяжение»). Это позволит избежать необходимости вывода головки из расточенного отверстия и дополнительной операции для зачистки поверхности от царапин и нарывов. Однако встает вопрос возможности установки расточного блока в головку. В качестве решения политехники предложили использовать раздвижной блок, который устанавливают между крышкой и корпусом головки в сжатом состоянии, а затем он раздвигается на рабочий диаметр с помощью клина.

Проведенные испытания конструкции блока выявили недостаточную жесткость инструмента: во время обработки возникли вибрации, а в отверстии – характерная огранка. Требовалось увеличить жесткость, для чего применились два дополнительных винта напротив подвижных половин сменного блока, а в крышке дополнительно выполнены два резьбовых отверстия, расположенные на окружности диаметром 60 миллиметров под углом шесть градусов.

«В ходе экспериментов по описанному способу мы выявили рациональный режим обработки: перемещение режущего инструмента за один оборот заготовки 0,39 мм/об, частота вращения заготовок n=440 об/мин. Конструкция раздвижного блока позволяет растачивать отверстие без применения дополнительной обработки. Круглые твердосплавные пластины помогают получать на чистовых режимах малую шероховатость за счет выглаживающего эффекта», – дополнил Владислав Стырников, магистрант кафедры «Инновационные технологии машиностроения» ПНИПУ.

Разработанная технология ученых ПНИПУ повысит эффективность изготовления деталей с использованием ступенчатых отверстий и снизит риск возникновения дефектов. В настоящее время команда проекта ведет работы над расточной головкой для обработки глубоких отверстий с переменным диаметром с программным управлением. Она сможет в автоматизированном режиме обрабатывать так называемые «бутылочные отверстия». На разработку выдан грант от Фонда содействия инновациям.

ПНИПУ

1037 статей

Пермский национальный исследовательский политехнический университет (национальный исследовательский, прошлые названия: Пермский политехнический институт, Пермский государственный технический университет) — технический ВУЗ Российской Федерации. Основан в 1960 году как Пермский политехнический институт (ППИ), в результате объединения Пермского горного института (организованного в 1953 году) с Вечерним машиностроительным институтом. В 1992 году ППИ в числе первых политехнических вузов России получил статус технического университета.

Показать больше