133 "Галузеве машинобудування"
Постійне посилання колекціїhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/55415
Переглянути
1 результатів
Результати пошуку
Документ Удосконалення фінішного оброблення каналу кутових хвилеводів за допомогою полірування полімерно-абразивними щітковими інструментами(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Тришин, Павло РомановичДисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 133 – Галузеве машинобудування – Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», МОН України, Харків, 2021. Дисертацію присвячено вирішенню важливої науково-технічної проблеми удосконалення фінішного оброблення каналу в навколошовних зонах кутових хвилеводів, що є одним з головних компонентів радіолокаційних станцій, підвищенню продуктивності та зменшенню собівартості за допомогою полірування полімерно-абразивними щітковими інструментами обертальної дії. На основі системного аналізу і узагальнення досвіду фінішного оброблення каналів кутових прямокутних хвилеводів сформульовано, обґрунтовано, теоретично і практично розроблено фінішний етап виготовлення каналу із застосуванням щіткових інструментів обертальної дії на основі полімерно-абразивних волокон, які забезпечують високу якість і продуктивність та знижують собівартість виготовлення. Отримано подальший розвиток положення щодо технологічних можливостей автоматизованого та механізованого оброблення полімерно-абразивними щітками (ПАЩ) складнопрофільних деталей з важкодоступними ділянками, таких як прямокутні кутові хвилеводи, з метою формування високих експлуатаційних характеристик, скорочення долі ручної праці та підвищення продуктивності оброблення. Розроблено моделі прогнозування отриманої шорсткості поверхні каналу та електричних параметрів хвилеводів на основі дослідження якості поверхні і властивостей поверхневого шару натурних зразків та каналу кутових прямокутних хвилеводів після полірування різними інструментами, в тому числі ПАЩ, що дає можливість ефективно застосовувати фінішне оброблення цими інструментами. У дисертаційній роботі вперше розроблено модель впливу режимів оброблення, параметрів інструменту та властивостей оброблюваного матеріалу на інтенсивність зношення волокон дискових та йоржикових ПАЩ, яка дає можливість забезпечити високу якість і продуктивність за допомогою своєчасного корегування натягу при автоматизованому обробленні, мінімальне зношення ПАЩ і, відповідно, високу працездатність цих інструментів. Розроблено установки та методики дослідження циклічної довговічності волокон ПАЩ і температур в зоні закріплення волокон в маточині для визначення причин їх руйнування і відриву. Впровадження удосконаленого фінішного оброблення ПАЩ дозволило підвищити якість поверхонь навколошовних зон каналу кутових вигинів, не зменшуючи електропровідність поверхневого шару, що зменшило втрати в хвилеводах. У першому розділі розглянуто особливості конструкцій прямокутних кутових хвилеводів, які переважно застосовуються в радіолокаційних станціях (РЛС) через свою просторову компактність, але при цьому вони мають велику кількість з’єднувальних швів. Розглянуто технологію їх виготовлення, яка передбачає зварювання або паяння секцій прямокутних труб (які в стані постачання мають необхідні вимоги точності і якості поверхні каналу) між собою і до приєднувальних фланців. Було встановлено, що при зварюванні або паянні секцій хвилеводів в зоні шва виникають деформації і дефекти поверхні, які усуваються наступним фінішним обробленням, в той час як решта каналу цього не потребує. Встановлено, що електричні параметри в хвилеводах залежать не тільки від електропровідності і магнітної проникності матеріалу, а й від якості оброблення струмопровідних поверхонь. Встановлено, що основним і остаточним показником якості виготовлення хвилеводів є значення електропараметрів, які дають об'єктивну характеристику їх функціональності і регламентуються гранично допустимими значеннями. Встановлено, що більшість методів фінішного оброблення мають низку суттєвих недоліків – невисоку продуктивність, складність інструменту та оснащення, високу вартість обладнання. Більшість методів фінішного оброблення каналу призначені виключно для прямолінійних хвилеводів або тих, які мають плавний вигин. Тому найуживанішим для кутових хвилеводів залишається слюсарне полірування каналу засобами малої механізації. Визначено, що використовувані абразивні інструменти для слюсарного полірування каналу мають невисоку стійкість, а гідною альтернативою їм є щіткові інструменти обертальної дії на основі полімерно-абразивних волокон. Доведено актуальність дисертаційного дослідження, визначено мету роботи та завдання, що необхідно виконати для її досягнення, розроблено структурно-логічну схему дисертаційної роботи. У другому розділі наведено ескізи зразків для випробувань, а також описано основні методичні прийоми вивчення параметрів якості поверхні і властивостей поверхневого струмопровідного шару каналу хвилеводів після фінішного оброблення ПАЩ та найбільш вживаними методами та інструментами. Основні дослідження виконувались на конструктивних елементах (кутових вигинах) натурних кутових хвилеводів двох типів з алюмінію АД0 і латуні Л96, що мають найбільше застосування і труднощі оброблення. З навколошовних зон стінок дослідних конструктивних елементів хвилеводів вирізали плоскі зразки для подальшого дослідження шорсткості, наклепу та електропровідності. Оброблення внутрішнього каналу конструктивних елементів хвилеводу здійснювали електричною прямою шліфмашинкою та електричним стрічковим напилком. В якості інструментів були використані: наждачний папір на оправці; шліфувальний пелюстковий круг на оправці; шліфувальна голівка з нетканого абразивного матеріалу; полімерно-абразивна йoржикова щітка; нескінченна стрічка з наждачного паперу; нескінченна стрічка з нетканого абразивного матеріалу. Запропоновано методику експериментального дослідження впливу методів фінішного оброблення на електричні параметри кутових хвилеводів п’яти типів, а також основні умови проведення експериментів, устаткування і параметри інструментів, використовуваних в роботі. У третьому розділі проведено оцінку впливу методів фінішного оброблення каналу кутових хвилеводів, режимів, а також параметрів ПАЩ та найбільш вживаних інструментів, на одержувану шорсткість струмопровідної поверхні. При проведенні експериментів було встановлено, що шорсткість в напрямку обертання інструменту була до 20 % меншою в порівнянні зі значеннями шорсткості, виміряними в перпендикулярному до обертання напрямку. В ході проведення дослідження встановлено, що зі збільшенням абразивних зерен інструменту, зростав накеп обробленої поверхні. При чому зі зростанням величини наклепу зменшувалась електропровідність струмопровідного шару стінок хвилеводу. Це призводило до збільшення втрат енергії, спричиненої опором матеріалу стінок каналу. Оцінено вплив фінішного оброблення різними інструментами на значення електро-параметрів прямокутного хвилеводу, а саме, на значення коефіцієнту загасання, коефіцієнту стоячої хвилі та електроміцність. Згідно проведених досліджень встановлено, що для всіх досліджуваних матеріалів полірування йoржиковою ПАЩ забезпечило найкращу шорсткість струмопровідних поверхонь та створювало поверхневий наклеп в 1,1...1,8 рази менший за інші інструменти. У порівнянні з іншими типами інструментів при тих самих параметрах та режимах оброблення для ПАЩ значення коефіцієнта загасання були в 1,5...2,7 рази меншими, а значення КСХН – на 5…10 % меншими. Встановлено вплив спрямованості шорсткості струмопровідної поверхні на значення електропараметрів хвилеводів, зокрема, коефіцієнт загасання був менше на 20...50 % при одержанні направлення ліній шорсткості в поперечному перерізі каналу хвилеводу, як при обробленні йоржиковою ПАЩ, в порівнянні з тією ж величиною шорсткості, але вже отриманої уздовж каналу. У четвертому розділі розроблено технологічні рекомендації виготовлення кутових хвилеводів з заміною слюсарних фінішних операцій обробленням на верстаті з ЧПК, розглянуто спеціальне пристосування для встановлення та закріплення хвилеводів. Встановлено, що автоматизація процесу таким чином на трьох типах дослідних хвилеводах дозволила скоротити більше ніж у 5 разів тривалість і 3,7 рази собівартість фінішного оброблення. Описано конструкцію механізованої установки для полірування каналу кутових хвилеводів складної форми, виготовлених зварюванням або паянням хвилеводної труби. Рух інструменту в даній установці здійснювався за копіром. В результаті впровадження механізованого оброблення каналу хвилеводів, повністю була усунена ручна праця, геометрія та шорсткість каналу хвилеводів покращилася. Проаналізовано проблеми виробничого впровадження фінішного оброблення ПАЩ кутових хвилеводів. А саме, автоматичне керування процесом оброблення визиває необхідність дослідження процесу зношення волокон ПАЩ, для своєчасного корегування положення інструменту, визначення умов оброблення, які забезпечують стале помірне зношення, та технологічних обмежень, які запобігають відриву волокон в місці закріплення. Це разом здатне зберегти і подовжити працездатний стан ПАЩ, підвищити продуктивність оброблення на верстатах з ЧПК, зменшити кількість замін щіток. У п’ятому розділі розроблено методику визначення інтенсивності зношення волокон ПАЩ від параметрів оброблення, що безпосередньо впливає на їх працездатний стан, та наведено ескізи зразків для випробувань. Основні дослідження дискової або йоржикової ПАЩ виконувались на плоскошліфувальному верстаті моделі 3Б71М та на вертикально-фрезерному верстаті з ЧПК. В процесі проведення експериментів ПАЩ постійно зважували, масове зношення перераховували в зношення довжини волокон. Визначено вплив властивостей оброблюваного матеріалу на інтенсивність зношення волокон ПАЩ. Встановлено, що на зношення волокон ПАЩ найбільше впливають певні властивості оброблювального матеріалу, швидкість оброблення і натяг, а зернистість і довжина волокна мають менший вплив. Результати замірів зношення волокон ПАЩ при обробленні різних матеріалів показують, що при зміні натягу від 0,5 до 2 мм зношення збільшувалось в 2...3 рази. Встановлено, що при співвідношенні imax≤LВ/10 спостерігалось мінімальне зношення волокон ПАЩ. Інтенсивність зношення суттєво збільшувалась при поєднанні зменшення довжини зі збільшенням діаметра волокна, при цьому мінімальне зношення спостерігалось при співвідношенні LBmin≥dB∙(7…15). Підвищення швидкості оброблення від 6 до 21 м/с викликало збільшення зношення волокон щітки в 5...8 разів. Досліджено причини руйнування волокон в місці закріплення та розроблено пристрій, що дозволяє вимірювати температуру в зоні закріплення волокон щітки. За допомогою запропонованого пристрою була визначена температура волокон в закріпленні, яка не перевищувала 45 ⁰С на інтенсивних режимах роботи, що вдвічі менше граничної температури (85...120 ⁰С) втрати міцності полімерної основи, тому теплової складової, викликаної деформацією волокон в процесі експлуатації, як це передбачалося раніше, недостатньо для руйнування волокон в місці закріплення, і основною причиною є накопичення втоми. Осередком руйнування були абразивні зерна, які порушували суцільність полімерної основи і викликали локальну концентрацію напружень. Проведено натурні дослідження впливу технологічних факторів (режимів та умов оброблення) на циклічну довговічність волокон ПАЩ. Були розроблені технологічні рекомендації вибору геометрії ПАЩ та режимів оброблення кутових хвилеводів.