Степанов Д. М. Технологічні особливості забезпечення якості та продуктивності обробки складнопрофільних і тонкостінних деталей полімерно-абразивними інструментами

Обʼєкт дослідження – технологічний процес фінішної обробки деталей щітковими полімерно-абразивними інструментами. Мета дослідження – підвищення якості і продуктивності фінішної обробки тонкостінних і складнопрофільних деталей з різних матеріалів шляхом застосування щіткових інструментів обертальної дії на основі полімерно-абразивних волокон. Методи дослідження: методи інженерної механіки – для дослідження властивостей поверхневого шару та визначення температур і сил в зоні обробки; металографічні методи – для дослідження рівня шаржування поверхні; методи математичної статистики – для обробки результатів випробувань і побудови математичних залежностей; чисельні методи – для розрахунку напружено-деформованого стану зразка та визначення силової дії на оброблювану поверхню. Практичне значення отриманих результатів: розроблено технологічні рекомендації щодо використання ПАЩ (раціональні режими і умови обробки, параметри інструментів і обмеження), які дозволяють забезпечити високу якість і продуктивність на фінішному етапі обробки поверхонь, задирок і гострих крайок для: різних матеріалів, тонкостінних і складнопрофільних деталей, ремонтного виробництва; розроблено спеціальні і універсальні пристосування для операцій фінішної обробки деталей газотурбінних двигунів (ГТД) полімерно-абразивними щітками з високою продуктивністю; розроблений оригінальний пристрій, який дозволяє визначати температуру розмʼякшення і плавлення волокон різного перерізу з різних матеріалів (патент №105954 Україна); розроблено методику і оснащення для виміру температур в зоні контакту ПАЩ і зразка; розроблено методику і оригінальний динамометр, що дозволяють вимірювати силову дію щіткових інструментів (патент №110930 Україна); результати дисертаційної роботи були використані при слюсарній обробці і поліруванні поверхонь складнопрофільних хвостовиків і аеродинамічних поверхонь корита і спинки лопаток, дисків ГТД, видаленні задирок і гострих крайок деталей, знятті нагару після їх експлуатації (АТ «Мотор Січ», ЗМКБ ДП «Івченко-Прогрес», КП НПК «Іскра»); результати дисертаційної роботи використовуються в навчальному процесі кафедри технологій машинобудування національного університету «Запорізька політехніка» при підготовці бакалаврів і магістрів за спеціальністю 131 «Прикладна механіка», освітньої програми «Технології машинобудування». Наукова новизна. На основі системного аналізу і узагальнення досвіду фінішного етапу виготовлення та ремонту тонкостінних і складнопрофільних деталей сформульовано та обгрунтовано теоретичні і практичні принципи методу механічної обробки із застосуванням інструменту обертальної дії на основі полімерно-абразивних волокон, що забезпечує високу якість і продуктивність. Вперше встановлено закономірності зміни параметрів якості і раціональні режими різання для обробки ПАЩ різних матеріалів на підставі комплексного дослідження характеристик поверхневого шару і впливу на них технологічних чинників у взаємозвʼязку з певною послідовністю застосування ПАЩ з різними характеристиками. Вперше запропоновано метод визначення температури розмʼякшення і плавлення волокон для регламентації температурного обмеження роботи з щітковими інструментами важкооброблюваних жароміцних сплавів, що дозволяє зберігати працездатний стан щіток. Вперше обгрунтовано умови силової взаємодії при обробці полімерно-абразивними щітками, що при зосередженій локальній ударній дії є достатнім для отримання зміцнюючого ефекту, тому такий вид фінішної обробки можна рекомендувати для тонкостінних деталей. Вперше експериментально підтверджено математичні моделі температурного і силового впливу на оброблювану поверхню, що дозволяє спрогнозувати рівень температурної і силової дії на оброблювану поверхню. Вперше запропоновано комбінувати ПАЩ різних видів як послідовно, так і одночасно для досягнення необхідної якості і високої продуктивності. Отримали подальший розвиток положення щодо технологічних можливостей обробки полімерно-абразивними щітками з метою формування високої якості і сприятливих властивостей поверхневого шару.