Метчик со встречно расположенными стружечными канавками для резьбонарезания в волоконно-армированных композитах
Автор: Щуров Игорь Алексеевич, Никонов Александр Владимирович
Рубрика: Технология
Статья в выпуске: 4 т.20, 2020 года.
Бесплатный доступ
С каждым годом все сильнее расширяется область применения изделий из волоконно-армированных композитов (ВК). Несмотря на то, что зачастую подобные изделия изготавливаются готовой формы, полностью избежать обработки резанием в настоящее время не удается. Особенности структуры ВК и их компонентов обуславливают необходимость поиска специализированных решений для их механической обработки. Помимо традиционных операций, к которым относятся фрезерование и сверление, в настоящее время возникла потребность в резьбонарезании непосредственно в самих композитных заготовках, однако стандартный резьбонарезной инструмент не обеспечивает требуемое качество обрабатываемой резьбы. Инструменты для обработки заготовок из ВК должны обладать существенными конструктивными отличиями от традиционных с целью формирования рациональных условий резания на режущих клиньях. Таким образом, авторами данной статьи была разработана конструкция специального метчика с четным количеством встречно-направленных винтовых стружечных канавок. К особенностям данного метчика также относится и то, что при шлифовании резьбы на таком метчике дополнительно срезаются участки зубьев с четных и нечетных перьев в шахматном порядке, что позволяет исключить из работы неблагоприятные с точки зрения условий резания участки режущих кромок. Однако такая конструктивная особенность обуславливает необходимость разработки специализированных технологических решений, которые позволят эффективно изготовить подобный метчик. Одной из наиболее проблемных операций в изготовлении данного метчика становится затылование по профилю резьбы. Таким образом, в данной работе помимо определения основных конструктивных параметров таких метчиков проведен расчет максимального радиуса абразивного инструмента для их затылования по профилю резьбы.
Волоконно-армированные композиты (вк), резьба, метчик
Короткий адрес: https://sciup.org/147233493
IDR: 147233493 | УДК: 621.993.2 | DOI: 10.14529/engin200406
Cutting tap with opposite-sheared screw chip grooves for threading in fiber-reinforced composites
The field of application of products made of fiber-reinforced composites (FRC) is expanding every year. Despite the fact that such products are often manufactured in near-net shape, it is currently not possible to avoid using cutting completely. Specificities of FRC structure and component parts require that the search for specialized solutions for their machining have to be performed. In addition to traditional operations, such as milling and drilling, there is a need to tap threads in the composite workpieces. However, standard threading tools do not provide the required quality of the machined thread. Tools for machining FRC workpieces need to have significant design differences from traditional tools in order to ensure rational cutting conditions on cutting wedges. Thus, the authors have developed the design of the special tap with an even number of counter-directed screw chip grooves. The specificity of this tap is the fact that when grinding the tap thread areas of teeth surfaces are additionally cut off from even and odd feathers in a checkerboard pattern. Therefore, it is possible to exclude from the machining the sections of cutting edges with unfavorable cutting conditions. However, the proposed design specificity requires the development of specialized technological solutions for effectively manufacturing of the tap. The backing-off along the thread profile is one of the operations which are difficult to realize. Thus, the paper presents the main design parameters of such taps and, in addition, the calculation of the maximum diameter of the abrasive tool for tap backing-off along the thread profile.
Список литературы Метчик со встречно расположенными стружечными канавками для резьбонарезания в волоконно-армированных композитах
- Machining carbon fibre materials. User’s guide / Каталог фирмы «Sandvik Coromant». – 2010. – 66 с.
- Durostone. Fasteners / Каталог фирмы «Röchling Industrial». – 2020. – 20 с.
- Степанов, А.А. Обработка резанием высокопрочных композиционных полимерных материалов /А.А. Степанов. – Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние. – 1987. – 176 с.
- Баранчиков, В.И. Обработка специальных материалов в машиностроении: справочник. Библиотека технолога. – М.: Машиностроение. – 2002. – 264 с.
- Kumar, L. Screws for Plastic: How to select fasteners for plastic joints / L. Kumar // Design Engineering Guide. – 2014. – EES-0041. – P. 1–3.
- Unal, E. The Effect of Different Tread Profiles on Pullout Strength of Glass Fiber Reinforced Polymer Composite Materials / E. Unal // Cumhuriyet Science Journal. – 2018. – Vol. 39-2. – P. 550–556.
- Experimental investigation of tapping in CFRP with analysis of torque-tension resistance / S.A. Freitas, J.T. Vieira, S.L.M.R. Filho, L.C. Brandao // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. – 2019. – 104. – P. 757–766.
- Zemann, R. Manufacturing of threads direct into a carbon fibre reinforced polymer / R. Zemann // Materials Today: Proceedings. – 2016. – 3. – P. 1226–1229.
- Aerospace – Composite Machining Guide / Каталог фирмы «Kennametal». – 2015. – 22 с.
- Tools for composites (fiber-reinforced plastics CFRP/GFRP/AFRP) / Каталог фирмы «Emuge-Franken». – 2019. – 28 с.
- Schorník, V. The Influence of the Cutting Conditions on the Machined Surface Quality When the CFRP is Machined / V. Schorník, M. Dana, I. Zetková // Procedia Engineering. – 2015. – 100. – P. 1270–1276.
- Shchurov, I.A. Fiber-Reinforced Composite Workpiece Surface Quality Improvement In Machining By Milling-Cutter With Opposite Cutting Edges Using Sph-Method Simulation / I.A. Shchurov, A.V. Nikonov // Bulletin of the South Ural State University. Ser. Mechanical Engineering Industry. – 2016. – Vol. 16(1). – P. 56–62.
- Patent WO2011157667. Cutter Elements, Rotary Machine Tools Comprising Same And Method For Making Same / J.J. Barry, R. Fries, M. Kasonde. – 2011. – 27 p.
- Drill bit with a helical groove edge for clean drilling of carbon fiberreinforced plastic / Z. Yu, C. Li, R. Kurniawan et al. // Journal of Materials Processing Tech. – 2019. – 274. – P. 12.
- Teti, R. Machining of Composite Materials / R. Teti // CIRP Annals. – 2002. – Vol. 51(2). – P. 611–634.
- Грановский, Г.И. Кинематика резания / Г.И. Грановский. – М.: Машгиз. – 1948. – 205 с.
- Hocheng, H. Machining technology for composite materials / H. Hocheng – Cam-bridge: Woodhead Publishing. – 2012. – P. 472.
- Патент RU 2725582C1, 2020.07.02. Метчик для обработки волоконно-армированных композитных материалов / И.А. Щуров, А.В. Никонов.
- Древаль, А.Е. Переточка метчиков с внутренним размещением стружки / А.Е. Древаль, А.В. Литвиненко, Нгуен Туан Хиеу // Наука и Образование. – 2008.
- Прудников, Ю.П. Математическая модель определения рационального диаметра шлифовального круга при затыловании червячных мелкомодульных фрез / Ю.П. Прудников, А.Ю. Родионовский // Вестник УлГТУ. – 2000. – 4. – с. 104–108.
- Меньшаков В.М. Бесстружечные метчики / В.М. Меньшаков, Г.П. Урлапов, В.С. Середа. М.: Машиностроение. – 1976. – 167 с.
- Мирнов, И.Я. Нарезание высокоточных резьб на токарных многошпиндельных станках / И.Я. Мирнов, И.А. Щуров. Челябинск: Изд-во ЧГТУ. – 1996. – 244 с.
- Семенченко, И.И. Проектирование металлорежущих инструментов / под ред. И.И. Семенченко. – М.: Машгиз. – 1963. – 955 с.
- Погорелов, А.В. Дифференциальная геометрия / А.П. Погорелов. – М.: Изд-во «Наука». – 1974. – 176 с.
- Древаль, А.Е. Затылование зубьев режущих инструментов: учебное пособие по курсу «Технология производства инструментальных систем» / под ред. А.Е. Древаля. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана. – 1999. – 24 с.
