ФГБОУ ВО «Тульский государственный университет», Тула, Россия:

А. С. Ямников, профессор кафедры технологии машиностроения, докт. техн. наук, эл. почта: yamnikovas@mail.ru
М. Н. Богомолов, аспирант кафедры технологии машиностроения, инженер, эл. почта: Max2062@mail.ru

ПАО «Императорский Тульский оружейный завод», Тула, Россия:
А. О. Чуприков, начальник отдела интеллектуальной собственности, канд. техн. наук, эл. почта: artemline@rambler.ru

Для снижения вибраций в процессе фрезерования тонкостенных стальных втулок применяют поджим изнутри равномерно распределенными силами, создаваемыми осевым сжатием упругопластического элемента из полиуретана или резины. Была выдвинута гипотеза о том, что давление в месте приложения осевой силы сжатия упругопластического элемента будет выше, чем на противоположном конце, что приведет к неравномерности упругих деформаций закрепляемой втулки и, соответственно, к дополнительным погрешностям обработки. При нажатии на базирующее — нажимную втулку начальной силой в первом кольце возникает давление, при этом первая длина набора шайб будет сокращена до величины, при которой они начнут деформироваться и доходить до контакта со стальной втулкой. Тогда при попытке виртуального перемещения первого кольца сила его нажима на второе будет меньше на силу трения между первым кольцом и стальной втулкой. Выведены теоретические зависимости распределения давления между последовательно расположенными сжимаемыми упруго-пластическими элементами как функций от коэффициента трения и геометрических параметров системы виброгасящей втулки. По результатам расчетов установлено, что в случае применения в качестве упруго-пластических элементов резиновых или полипропиленовых вставок, давление уже на первом элементе должно полностью и даже с избытком блокироваться силой трения упругопластического элемента о стальную втулку. Для разрешения этого противоречия проведено физическое моделирование исследуемого процесса. Внутрь стальной втулки вставили комплект из трех резиновых шайб, на который воздействовали двумя плунжерами, заходящими вглубь втулки на 2 мм. По полученным данным отмечено, что центральная часть втулки наиболее подвержена деформациям, диаметры торцов тоже увеличиваются, но значительно меньше и примерно одинаково, что опровергает гипотезу о неравномерности распределений давления и деформации по длине втулки.

Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научно-исследовательского проекта «Аспиранты» № 20-38-90248-РФФИ.

1. Новые материалы в промышленности // Государственное бюджетное учреждение города Москвы «Агентство промышленного развития города Москвы» (ГБУ «АПР»). URL: https://investmoscow.ru/media/3341145/новые-материалы-в-промышленности.pdf (дата обращения : 05.02.2022).
2. Podzhivotov N. Y., Kablov E. N., Antipov V. V., Erasov V. S., Serebrennikova N. Y. et al. Laminated metal-polymeric materials in structural elements of aircraft // Inorganic Materials: Applied Research. 2017. Vol. 8, Iss. 2. Р. 211–221. DOI: 10.1134/S2075113317020198.
3. ZOLTEK PX35 Multi-Directional Fabric. URL: zoltek.com/wp-content/uploads/2018/02/2018_px35-brochure_final.pdf (дата обращения: 05.02.2022).
4. Parka S. Y., Choi W. J., Choi C. H., Choi H. S. Effect of drilling parameters on hole quality and delamination of hybrid GLARE laminate // Composite Structures. 2018. Vol. 185. P. 684–698.
5. Промышленное производство в России. 2019: Статистический сборник/Росстат. URL: https://www.gks.ru/storage/mediabank/rom_proiz-vo2019.pdf (дата обращения : 05.02.2022).
6. Трегубов В. И., Ямников А. С., Матвеев И. А. Технологическое обеспечение заданных конструктивных параметров деталей двигателя РСЗО «ТОРНАДО-Г» // Известия Российской академии ракетных и артиллерийских наук. 2017. Т. 99. № 4. С. 94–98.
7. Kalinski K. J., Galewski M. A. Optimal spindle speed determination for vibration reduction during ball-end milling of flexible details // International Journal of Machine Tools and Manufacture. 2015. Vol. 92. P. 19–30.
8. Zagórski I., Kulisz M., Semeniuk A., Malec A. Artificial neural network modelling of vibration in the milling of AZ91D alloy. Advances in Science and Technology // Research Journal. 2017. Vol. 11, Iss. 3. P. 261–269. DOI: 10.12913/22998624/76546.
9. Comak A., Budak E. Modeling dynamics and stability of variable pitch and helix milling tools for development of a design method to maximize chatter stability // Precision Engineering. 2017. Vol. 47. P. 459–468.
10. Wu S., Li R., Liu X., Yang L., Zhu M. Experimental study of thin wall milling chatter stability nonlinear criterion // Procedia CIRP. 2016. Vol. 56. P. 422–427.
11. Yang Y., Zhang W.-H., Ma Y.-Ch., Wan M. Chatter prediction for the peripheral milling of thin-walled workpieces with curved surfaces // International Journal of Machine Tools &Manufacture. 2016. Vol. 109. P. 36–48.
12. Ямников А. С., Богомолов М. Н. Центрирующая оправка повышенной виброустойчивости для фрезерования тонкостенных втулок // Черные металлы. 2019. № 5. С. 52–57.
13. Прочность, устойчивость, колебания : справочник в 3-х томах. Т. 2 / под ред. И. А. Биргера и Я. Г. Пановко. — М. : Машиностроение, 1968. — 464 с.
14. Продан В. Д., Васильев А. В., Божко Г. В. Радиальная деформация кольцевой прокладки при осевом ее сжатии // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2011. № 11. С. 41–44.
15. ГОСТ 7338–90. Пластины резиновые и резинотканевые. Технические условия. — Введ. 01.07.1991. — М. : Издательство стандартов, 1990.
16. Прудников М. И. Особенности трения и смазки в парах резина-металл насосов и арматуры // Вестник арматуростроителя. 2016. № 7 (35). С. 88–91.
17. Воронков Б. Д., Виноградов Ю. М., Лазарев Г. Е. и др. Износостойкие материалы в химическом машиностроении : справочник / под ред. Ю. М. Виноградова. — СПб. : Машиностроение, 1977. — 254 с.