УДК 621 Общее машиностроение. Ядерная техника. Электротехника. Технология машиностроения в целом
В статье рассмотрены особенности гранулометрических характеристик обрабатывающих сред из природных материалов и их влияние на качество отделочной обработки деталей радиоэлектронной аппаратуры в условиях вибрационной обработки. Показано, что наличие различных по размеру и угловому расположению относительно друг друга клиновидных вершин позволяет рассматривать гранулу в виде инструмента, осуществляющего резание и имеющего доступ к различным поверхностям обрабатываемой детали. Предложены рекомендации по выбору гранулометрических характеристик обрабатывающих сред.
ВИБРАЦИОННАЯ ОБРАБОТКА, ПРИРОДНЫЕ ОБРАБАТЫВАЮЩИЕ СРЕДЫ, КАЧЕСТВО ПОВЕРХНОСТИ.
|
DOI:
|
|
|
УДК 621.048
|
|
|
05.02.08 – технология машиностроения
|
|
|
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ГРАНУЛИРОВАННЫХ СРЕД ИЗ ПРИРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ВИБРООТДЕЛКИ ДЕТАЛЕЙ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ
|
EFFICIENCY OF APPLICATION OF GRANULATED MEDIA FROM NATURAL MATERIALS FOR VIBRATION DECORATION OF PARTS OF RADIO ELECTRONIC EQUIPMENT |
|
Тамаркин Михаил Аркадиевич д.т.н., проф., зав. кафедрой технологии машиностроения Донского государственного технического университета, РФ
|
Tamarkin Mikhail Arkadievich doctor of technical sciences, prof., head. department of mechanical engineering technology, Don State Technical University, RF
|
|
ст. преподаватель кафедры технологии машиностроения Донского государственного технического университета, РФ e-mail: elenkolg@list.ru
|
senior lecturer of the Department of Mechanical Engineering of the Don State Technical University, RF e-mail: elenkolg@list.ru
|
|
Лебедев Валерий Александрович к.т.н., проф., и.о. зав. кафедрой металлорежущих станков и инструментов, Донского государственного технического университета, РФ
|
Lebedev Valerii Aleksandrovich cand. of tech. sc., professor of the department of metal cutting machines and tools of the Don State Technical University, RF |
|
Шишкина Антонина Павловна к.т.н., доцент кафедры технологии машиностроения Технологического института (филиала в г. Азове) Донского государственного технического университета, РФ
|
Shishkina Antonina Pavlovna cand. of tech. sc., associate professor of the department of mechanical engineering technology of the technological institute (branch in Azov) Don State Technical University, RF
|
|
Аннотация В статье рассмотрены особенности гранулометрических характеристик обрабатывающих сред из природных материалов и их влияние на качество отделочной обработки деталей радиоэлектронной аппаратуры в условиях вибрационной обработки. Показано, что наличие различных по размеру и угловому расположению относительно друг друга клиновидных вершин позволяет рассматривать гранулу в виде инструмента, осуществляющего резание и имеющего доступ к различным поверхностям обрабатываемой детали. Предложены рекомендации по выбору гранулометрических характеристик обрабатывающих сред.
|
Annotation The article discusses the features of the granulometric characteristics of processing media made from natural materials and their influence on the quality of finishing processing of parts of electronic equipment under vibration processing conditions. It is shown that the presence of wedge-shaped tops, different in size and angular position relative to each other, makes it possible to consider the granule as a tool that performs cutting and has access to various surfaces of the workpiece. Recommendations for the selection of the granulometric characteristics of the processing media are offered. |
|
Ключевые слова: ВИБРАЦИОННАЯ ОБРАБОТКА, ПРИРОДНЫЕ ОБРАБАТЫВАЮЩИЕ СРЕДЫ, КАЧЕСТВО ПОВЕРХНОСТИ.
|
Keywords: VIBRATION MACHINING, NATURAL PROCESSING MEDIA, SURFACE QUALITY. |
|
1Автор для ведения переписки |
|
1 Состояние вопроса исследования и актуальность работы
Наличие в конструкции деталей радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) различных нетехнологичных элементов, таких как глухие отверстия с резьбой, участки сопряженных под различными углами поверхностей, мелкоразмерные пазы и отверстия, зачастую обусловлено служебным назначением приборов РЭА и создает значительные затруднения при их механической обработке, особенно на финишных отделочно-зачистных операциях технологического процесса их изготовления. Применение для решения этой проблемы виброабразивной обработки не позволяют в полной мере реализовать её решение из-за правильной формы гранул рабочей среды, используемой для обработки [1-13].
Установлено, что форма и размер гранулы рабочей среды определяют возможность контакта гранулы с поверхностями особенно на участках, имеющих ограниченный доступ. Повысить проникающую способность абразивных гранул возможно путем придания им специальной формы (тетраэдр, звездочка и т.п.). Однако такой подход к расширению технологических возможностей абразивных гранул влечет за собой повышение себестоимости их изготовления и снижению износостойкости в процессе эксплуатации [10-16]. В этой связи представляет научный и практический интерес использование на операциях вибрационной отделочно-зачисткой обработки деталей РЭА гранулированных рабочих сред из природных материалов, получаемых в результате дробления косточек плодовых деревьев (скорлупа грецких орехов, косточки фруктов и др.) или натуральных минералов (доломит, байкалит, гранит, мрамор, диабаз и др.). В качестве специфических особенностей сред из природных материалов можно выделить обладание режущей способностью, однородность структуры гранулы, достаточно высокая поверхностная плотность (не ниже 1,2 г/см3) и, как следствие, высокая износостойкость, малый вес. Это позволяет в процессе виброабразивной обработки исключить деформации маложестких элементов детали и обеспечивает доступность к обработке сопряжённых поверхностей детали с ограниченным доступом [17].
Установление гранулометрических свойств этого вида обрабатывающих сред, определяющих их технологические возможности для вибрационной отделочной обработки деталей РЭА, является целью настоящих исследований.
2 Материалы и методы
Предметом исследования являлись рабочие среды, полученные в результате дробления натурального минерала Байкалит и косточек плодовых деревьев.
Байкалит – голубовато-зелёная или тёмно-зелёная разновидность минерала диопсид. Присутствие зеленоватых оттенков обусловлено наличием хрома. Байкалит представляет из себя кремнистую породу – мелкозернистый кварцит (микрокварцит), размер агрегатной структуры зерен кварца составляет 1,5-3 мкм с наличием резких границ между ними. Месторождение породы Байкалит находится в бухте Заворотная на Байкале. Также к Достоинством природной рабочей среды из Байкалита является его низкая себестоимость, которая обусловлена доступностью и широким распространением минерального сырья, применением недорогостоящих средств и способов переработки, высокой износостойкостью гранул и неограниченным сроком их хранения. Вследствие того, что у кристаллов Байкалита отсутствуют плоскости спайности, при их дроблении не происходит образование однородной и определенной структуры, в связи с чем, полученные гранулы имеют неправильную геометрическую форму. Гранулы представляют собой многогранники с гладкой поверхностью сопряженных граней, выступающие заостренные части которых различаются как по форме, так и по размеру (рис. 1) и являются режущими элементами. Дробленные гранулы Байкалита отличаются достаточно высокой твёрдостью (5,5-6,5 по шкале Мооса).
Рабочие среды из косточек плодовых деревьев, в отличие от сред из минерального сырья, имеют растительную структуру, механические и гранулометрические характеристики которых формируются в процессе созревания, последующей переработки и хранения. Гранулы косточковых сред не имеют абразивной составляющей, но при этом характеризуются до-
1. Бабичев, А. П. Основы вибрационной технологии / А. П. Бабичев, И. А. Бабичев. - 2-е изд., перераб. и доп. - Ростов н/Д : Издательский центр ДГТУ, 2008. - 693 с.
2. Бурштейн, И. Е. и др. Объемная вибрационная обработка / Бурштейн И. Е., Балицкий В. В., Духовский А. Ф. - М. : Машиностроение, 1981. - 52 с.
3. Бабичев, А. П. Применение вибрационных технологий на операциях отделочно-зачистной обработки деталей / А. П. Бабичев, П. Д. Мотренко, Л. К. Гиллеспи и др. - Ростов н/Д : Издательский центр ДГТУ, 2010. - 285 с.
4. Тамаркин, М. А., Тищенко Э. Э. Основы оптимизации процессов обработки деталей свободным абразивом (науч. моногр.) / Saarboniken / Jermany : LAP LAMBERT Academic Publishing, 2015, 133 р.
5. Шевцов, С. Н. Компьютерное моделирование динамики гранулированных сред в вибрационных технологических машинах / С. Н. Шевцов. - Ростов н/Д : СКНЦ ВШ, 2001. - 194 с.
6. Тамаркин М. А., Тищенко Э. Э. Современное состояние и перспективы развития методов обработки в гранулированных рабочих средах. Наукоемкие технологии в машиностроении № 9 (111), 2020 - С. 12-20.
7. Hamouda, K., Bournine, H., Anatoliy Babichev, Saidi, D., Amrou, H. : Effect of the Velocity of Rotation in the Process of Vibration Grinding on the Surface State / Materials Science, 52 (2), 216-221 (2016).
8. Прокопец, Г. А. Автоматизация технологического процесса вибрационной обработки как один из путей повышения его надежности. В сборнике : Перспективные направления развития финишных методов обработки деталей ; виброволновые технологии Сб. трудов по материалам международного научного симпозиума технологов-машиностроителей. Донской государственный технический университет. 2016. - С. 216-218.
9. Bremen, C. E. Ghosh, S. and Wassgren, C. R. / Vertical oscillation of a bed of granular material / J. of Appl. Mech. - 1996 - Vol. 63, №. 1. - Р. 156-161.
10. Отделочные операции в машиностроении : справочник; под общ. ред. П. А. Руденко. 2-е изд., перераб. и доп. Киев : Техника, 1990. 150 с.
11. Мельникова Е. П., Прокопец Г. А., Прокопец А. А. Обеспечение качества изделий на основе обоснования метода финишной обработки и ее надежности. Ж. : Упрочняющие технологии и покрытия. Том : 16. Номер : 9 (189), 2020 - С. 427-432.
12. Иванов, А. Н. Определение интенсивности съема металла и изменение качества поверхности деталей при отделочно-зачистной и упрочняющей обработки в винтовых роторах / А. Н. Иванов, О. Р. Оксанич, Г. В. Серга // Фундаментальные основы физики, химии и динамики наукоёмких технологических систем формообразования и сборки изделий : сб. тр. науч. симпозиума технологов-машиностроителей / Донской гос. техн. ун-т. - Ростов на-Дону, 2019. - С. 170-179.
13. Шумячер, В. М. Механохимические процессы взаимодействия абразивного инструмента и заготовки при шлифовании металла / В. М. Шумячер, А. В. Славин // Технология машиностроения. 2008. № 1. - С. 29-32.
14. Юсупов, Г. Х. Влияние физико-химических явлений на взаимосвязь абразивных зерен с обрабатываемым материалом в процессе резания / Г. Х. Юсупов, С. А. Колегов // Интеллектуальные системы в производстве. 2010. № 1 (15). - С. 206-209.
15. Зверовщиков, А. Е. Расширение технологических возможностей объемной центробежно-планетарной обработки / А. Е. Зверовщиков // Наукоемкие технологии в машиностроении. - 2013. - № 7(25). - С. 17-23.
16. Блехман, И. И., Лавендел, Э. Э., Гончаревич, И. Ф. Поведение сыпучих тел под действием вибраций // Вибрации в технике. - М : Машиностроение, 1979. - Т. 4. - 78-98 с.
17. Лебедев В. А., Крупеня Е. Ю., Шишкина А. П. Раздел 7. Повышение эффективности вибрационной отделочной обработки деталей на основе применения сред органического происхождения // Прогрессивные машиностроительные технологии, оборудование и инструменты. Том VI. Коллективная монография. / Под ред. А. Н. Киричика. - М : Издательский дом «Спектр», 2015. - С. 268-326. - DOIhttps://doi.org/10.14489/4442-0107-7.
18. Повышение эффективности вибрационной обработки путем комбинирования обрабатывающих сред / М. А. Тамаркин, Е. Н. Колганова, Ю. В. Корольков, В. М. Троицкий // Наукоемкие технологии в машиностроении. - 2021. - № 6(120). - С. 12-17. - DOIhttps://doi.org/10.30987/2223-4608-2021-6-12-17.
19. Носенко, В. А. Интенсивность контактного взаимодействия и перенос материалов при шлифовании и микроцарапании тугоплавких металлов / В. А. Носенко, А. В. Фетисов, С. В. Носенко, В. О. Харламов // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2017. № 10 (76). С. 9-17.
20. Тамаркин M. А, Соловьев A. Н., Нгуен В. Т. Конечно-элементное моделирование термоупругого контактного взаимодействия в абразивной обработке поверхности деталей машин // Экологический вестник научных центров Черноморского экономического сотрудничества. 2019. № 1. С. 51-58.
