Безабразивная доводка сопрягаемых поверхностей деталей машин комбинированными методами с наложением электромагнитных полей

Цель исследования. В различных отраслях машиностроения изготавливаются и используются краны, клапаны, задвижки и прочие запорные устройства, основным назначением которых является регулировка расхода и направление потоков жидкостных и газовых сред. Особенностями таких изделий в авиакосмическом и нефтехимическом машиностроении являются особые повышенные требования, обусловленные спецификой их эксплуатации. К ним можно отнести, например, высокое давление среды, устойчивость к агрессивным, пожаро- и взрывоопасным средам, утечки которых недопустимы для соблюдения техники безопасности и экологического законодательства. Конструкция таких изделий, как правило, предполагает высокие требования по точности и шероховатости, особенно в местах сопряжения деталей, высокую прочность на случай ударных импульсных воздействий протекающих в них сред. Для обеспечения вышеуказанных характеристик наиболее часто используют чистовую абразивную обработку, результатом которой может стать эффект шаржирования поверхностей изделий, что негативно отразится на ресурсных и эксплуатационных показателях сопрягаемых поверхностей. При этом очевидно, что механическая отделочная обработка без применения абразивов крайне затруднительна и трудоемка. Авторами статьи предлагается для устранения негативного эффекта шаржирования использовать комбинированные методы обработки с наложением электромагнитных полей.
Цель работы: создать технологию безабразивной доводки деталей машин за счет разработки модели, позволяющей подбирать или рассчитывать режимы изготовления беззазорных сопрягаемых деталей запорных устройств, используемых в различных отраслях.
Методы. Методом исследования является использование научных основ комбинированных методов обработки, теории массовыноса при электрической обработке, фундаментальные основы технологии машиностроения, современных методов исследования показателей на финишных этапах механической обработки, современных измерительных средств, специальных средств технологического оснащения, а так же вычислительной техники.
Результаты. В результате проведенных исследований были разработаны новые способ и устройства. Это дало возможность реализовать безабразивную доводочную операцию сопрягаемых поверхностей деталей из металлических материалов, обработка которых механическими методами затруднительна.
Заключение. В результате проведенных исследований стало возможно получить качественные высокоресурсные беззазорные запорные изделия при снижении трудоемкости на доводочную операцию до 5 раз и подготовки производства до 2 раз.

1. Смоленцев В.П., Смоленцев Е.В. Состояние и перспективы развития комбинированных методов обработки // Вестник Рыбинской государственной авиационной технологической академии им. П.А. Соловьева. 2017. № 2 (41). С. 5-9.

2. Комбинированные методы повышения качества поверхностного слоя материалов / В.П. Смоленцев, М.В. Кондратьев, В.В. Иванов, Е.В. Смоленцев // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии, 2017. №1 (321). С. 90-97.

3. Кондратьев М.В., Смоленцев Е.В., Смоленцев В.П. Механизм и процессы комбинированного нанесения покрытий // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2017. №3. С.90-97.

4. Кондратьев М.В., Смоленцев Е.В., Смоленцев В.П. Процесс эрозионно-лучевого плазменного нанесения износостойких покрытий // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2017. №3. С.107-115.

5. Формирование химико-механических покрытий для опорных поверхностей сопрягаемых деталей / Иванов В.В., Бабичев А.П., Смоленцев В.П., Кондратьев М.В. // Упрочняющие технологии и покрытия. 2017. № 9 (153). С. 427-430.

6. Клименченков А.А., Смоленцев Е.В. Формирование микро- и нанопрофиля сопрягаемых поверхностей при комбинированной обработке // Наноинженерия. 2013. №7. С. 8-15.

7. Ryazantsev A., Yukhnevich S. Use of combined methods of treatment to obtain artificial roughness on the parts' surfaces / MATEC Web of Conferences: International Conference on Modern Trends in Manufacturing Technologies and Equipment (ICMTMTE 2018), 224, 01058 (2018). DOI: 10.1051/matecconf/201822401058

8. Shirokozhukhova А., Ryazantsev A., Gritsyuk V. Science-based technologies creation based on combined processing methods for fabrication aerospace filters // Materials Today: Proceedings. 2019. Vol. 19, pt. 5. P. 2065-2067. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2019.07.075

9. Zhu D., Wang K., N.S. Qu Micro wire electrochemical cutting by using in situ fabricated wire electrode CIRP Ann – Manuf Technol, 2007. 56 (1). P. 241–244.

10. El-Taweel T.A., Gouda S.A. Performance analysis of wire electrochemical turning process—RSM approach Int J Adv Manuf Technol, 2011. 53. P. 181–190.

11. Wire electrochemical machining with axial electrolyte flushing for titanium alloy / Ningsong Qu, Xiaolong Fang, Wei Li, Yongbin Zeng, Di Zhu Chinese // Journal of Aeronautics. February 2013. Vol. 26, is. 1. P. 224–229.

12. Смоленцев В.П., Иванов В.В., Кондратьев М.В. Обобщенная критериальная модель комбинированной химико-механической обработки // Вестник БГТУ. 2017. № 2.

13. Рязанцев А.Ю., Кириллов О.Н. Создание гибких технологических процессов на базе комбинированных методов обработки // Конструктивные особенности и технология изготовления деталей ракетных двигателей нового поколения Воронеж: ВМЗ. 2014. С. 132-136.

14. Рязанцев А.Ю., Кириллов О.Н. Особенности проектирования технологических процессов при низкочастотной импульсной обработке // Современные технологии производства в машиностроении: сборник научных трудов. Воронеж: ВГТУ, 2015. №9. С. 92-94.

15. Рязанцев А.Ю., Кириллов О.Н. Методика расчёта инструмента с непрофилированной рабочей частью // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2015. Т. 11, №5. С. 4 – 8.

16. Рязанцев А.Ю., Баркалов М.В. Использование комбинированных методов обработки при экспериментальной отработке изделий ракетно – космической техники // Сборник статей VI научно – технической конференции молодых ученых и специалистов Центра управления полетами. Королев: ЦНИИМаш, 2016. С. 42 – 48.

17. Рязанцев А.Ю., Кириллов О.Н. Расширение области использования комбинированных процессов обработки непрофилированным электродом-щеткой // Вестник Рыбинского авиационного технического университета имени А.П. Соловьева. 2017. №2 (41). С. 15 – 20.

18. Рязанцев А.Ю., Юхневич С.С. Перспективы применения комбинированных методов обработки при изготовлении ЖРД // Тезисы докладов XXI научнотехнической конференции молодых ученых и специалистов. Королев: РКК «Энергия» им. С.П. Королева, 2017. Т. 1. С. 137 – 138.

19. Повышение износостойкости и контактной долговечности коленчатых валов / Е.В. Павлов, С.В. Дегтярев, А.П. Кузьменко, О.Г. Локтионова // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2013. № 1. С. 28-31.

20. Павлов Е.В. Установление зависимости параметров механической обработки на показатели качества деталей с покрытиями // Известия Юго-Западного государственного университета. 2013. № 1. С. 82-84.

21. Павлов Е.В., Локтионова О.Г., Яцун С.Ф. Совершенствование технологии восстановления изделий с применением обработки инструментами, оснащенными сверхтвердыми материалами // Известия Юго-Западного государственного университета. 2012. № 1. С. 120-127.