Расчет геометрических параметров метчика со встречно расположенными винтовыми стружечными канавками
Бесплатный доступ
С распространением изделий из волоконно-армированных композитов (ВК) в различных отраслях промышленности все актуальнее становится вопрос их эффективной сборки. Наиболее распространенные методы соединений деталей из ВК, к которым относятся склеивание, клепка и применение различных вставок, обладают рядом существенных недостатков, обуславливающих необходимость поиска новых более эффективных решений. Одним из наиболее перспективных методов сборки деталей из ВК является применение резьбовых соединений, которые получили широкое распространение в виде металлических и полимерных вставок. Однако ряд технологических ограничений, накладываемых на процесс установки данных вставок, вынуждает обратиться к резьбам, полученным в самих композитах. При этом получение резьб возможно как на этапе формовки неотвержденных изделий, что накладывает ограничения на их форму и размеры, так и методами лезвийной обработки, которые в настоящее время мало изучены. Процесс механической обработки заготовок из ВК значительно отличается от обработки гомогенных материалов. Специфические дефекты обработанных поверхностей, которые свойственны только ВК, обуславливают необходимость разработки специальных инструментов, учитывающих особенности различных видов композитов. Анализ результатов предварительных экспериментальных исследований по нарезанию резьб традиционными метчиками показал, что наибольшее влияние на качество нарезаемой резьбы в заготовках из ВК оказывают углы резания на вспомогательных режущих кромках, образованных боковыми сторонами профиля резьбы. Для обеспечения благоприятных условий резания на данных участках разработана конструкция специального метчика со встречными винтовыми стружечными канавками. Для данной конструкции подготовлена методика расчета углов резания на вспомогательных режущих кромках, позволяющая подготовить конструкцию данного метчика под обработку конкретного вида ВК за счет обеспечения оптимальных углов резания, взятых из литературных источников или полученных по итогам натурных экспериментов.
Волоконно-армированные композиты (вк), резьба, метчик
Короткий адрес: https://sciup.org/147233500
IDR: 147233500 | УДК: 621.993.2 | DOI: 10.14529/engin210106
Calculation of the geometric parameters of a cutting taps with opposite-sheared screw chip grooves
With the spread of products made of fiber-reinforced composites (FRC) in various industries, the issue of their efficient assembly is becoming increasingly important. The most common methods of joining parts from FRC, which include bonding, riveting and the use of various inserts, have a number of significant disadvantages, which necessitate the search for new, more effective solutions. One of the most promising methods for assembling parts from FRC is the use of threaded connections, which are widely used in the form of metal and polymer inserts. However, a number of technological restrictions imposed on the process of installing these inserts force us to turn to the threads obtained in the composites themselves. In this case, the production of threads is possible both at the stage of forming uncured products, which imposes restrictions on their shape and size, and by methods of blade processing, which are currently little studied. The process of mechanical processing of workpieces from FRC is significantly different from the processing of homogeneous materials, which does not allow directly using the existing recommendations for metal processing. Specific defects of treated surfaces, which are inherent only to FRC, necessitate the development of special tools that take into account the peculiarities of various types of composites. The analysis of the results of preliminary experimental studies on threading with traditional taps showed that the cutting angles on the auxiliary cutting edges formed by the lateral sides of the thread profile have the greatest influence on the quality of the threads being cut in FRC workpieces. To ensure favorable cutting conditions in these areas, the design of a special tap with opposite-sheared screw chip grooves has been developed. For this design, a method has been prepared for calculating the cutting angles on auxiliary cutting edges, which makes it possible to prepare the design of this tap for processing a specific type of FRC by ensuring the optimal cutting angles taken from literature sources or obtained from experiments.
Список литературы Расчет геометрических параметров метчика со встречно расположенными винтовыми стружечными канавками
- Полимерные композиционные материалы в конструкциях летательных аппаратов / Г.М. Гуняев, В.В. Кривонос, А.Ф. Румянцев, Г.Ф. Железина // Конверсия в машиностроении. – 2004. – № 4. – 16 с.
- Каблов, Е.Н. Авиационное моделирование в XXI веке. Перспективы и задачи / Е.Н. Каблов // Все материалы. Энциклопедический справочник. – 2007. – № 1.
- Каблов, Е.Н. Композиты: сегодня и завтра / Е.Н. Каблов // Металлы Евразии. – 2016. – С. 36–39.
- Sheikh-Ahmad, J.Y. Machining of polymer composites / J.Y. Sheikh-Ahmad // Springer. – 2009. – 315 p.
- Teti, R. Machining of Composite Materials / R. Teti // CIRP Annals – Manufacturing Technology. – 2002. – Vol. 1, iss. 51. – № 2. – P. 611–634.
- Zemann, R. Preparation of Bonding Surfaces at FRP Parts / R. Zemann // Jahrbuch Oberflächentechnik. – 2014. – Vol. 70 – P. 115–124.
- Справочник по композиционным материалам: в 2-х кн. Кн. 2 / под ред. Дж. Любина; пер. с англ. А.Б. Геллера и др., под ред. Б.Э. Геллера. – М.: Машиностроение, 1988. – 584 с.
- Shur-Lok Advanced Composites Catalog. – http://www.shurlok.com/salesapp/product_dls/ Advance_Composites.pdf (дата обращения: 25.09.20).
- Meram, A. Experimental investigation of screwed joints capabilities for the CFRP composite laminates / A. Meram, A. Can // Composites Part B. – 2019. – Vol. 176. – P. 107142.
- 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, no. 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.
- Zeman, R. Manufacturing of threads direct into a carbon fibre reinforced polymer / R. Zeman // Materials Today: Proceedings 3. – 2016. – P. 1226–1229.
- US Patent 2009/0110901. Composite fasteners containing multiple reinforcing fiber types / O.G. Kevin, A.R. Randall. – 2009. – 12 p.
- Патент RU № 2071915C1, 20.01.1997. Способ формования наружной резьбы на трубах из полимерного материала / В.Н. Киневский, З.И. Милославский, К.Г. Панченко и др.
- Патент RU 2068341C1, 27.10.1996. Способ изготовления изделий с резьбой из армированного длинномерными волокнами пластического материала / Б.Р. Беренцвейг, С.И. Белых, А.Б. Давыдов.
- Патент RU 2680513C1, 30.01.2018. Способ получения резьбы в неотвержденном композиционно-волокнистом материале / В.М. Сахоненко, К.Г. Скворцов, Д.А. Федотов.
- Delamination formation, evaluation and suppression during drilling of composite laminates: A review / Geng Daxi, Liu Yihang, Shao Zhenyu et al. // Composite Structures. – 2019. – 216. – P. 168–186.
- Hocheng, H. Machining technology for composite materials / H. Hocheng. – Cambridge: Woodhead Publishing, 2012. – 472 p.
- Henerichs, M. Machining of carbon fiber reinforced plastics: Influence of tool geometry and fiber orientation on the machining forces / M. Henerichs, R. Voß, F. Kuster, K. Wegener // CIRP Journal of Manufacturing Science and Technology. – 2015. – Vol. 9. – P. 136–145.
- Патент RU 2725582C1, 2020.07.02. Метчик для обработки волоконно-армированных композитных материалов / И.А. Щуров, А.В. Никонов.
- Дибнер, Л.Г. Справочник молодого заточника металлорежущего инструмента / Л.Г. Дибнер. – М.: Высш. шк. – 1984. – 160 с.
- Матвеев, В.В. Нарезание точных резьб / В.В. Матвеев. – М.: Машиностроение, 1968. – 117 с.
- Древаль, А.Е. Краткий справочник металлиста / А.Е. Древаль; под. общ. ред. А.Е. Древаля, Е.А. Скороходова. – М.: Машиностроение, 2005. – 960 с.
- Металлорежущие инструменты: учебник для вузов по специальностям «Технология машиностроения», «Металлорежущие станки и инструменты» / Г.Н. Сахаров, О.Б. Арбузов, Ю.Л. Боровой и др. – М.: Машиностроение, 1989. – 328 с.
- Родин, П.Р. Геометрия режущей части спирального сверла. / П.Р. Родин. – Киев: Изд-во «Техника», 1971. –135 с.
- Родин, П.Р. Металлорежущие инструменты / П.Р. Родин. –Киев: Издательское объединение «Вища школа», 1974. –400 с.
- Катаев, Ю.П. Расчет параметров заточки спиральных сверл / Ю.П. Катаев, А.В. Салин // Вестник КГТУ им. А.Н. Туполева. –2007. –№ 2. –С. 14–6.
- Семенченко, И.И. Проектирование металлорежущих инструментов / И.И. Семенченко, В.М. Матюшин, Г.Н. Сахаров. –М.: Машгиз, 1963. –956 с.
