Исследование режимов сверления композиционных материалов в ультразвуковом поле

Внедрение: 2020 г.

В статье [1] исследователей из Ульяновского государственного технического университета рассмотрена возможность повышения качества сверления отверстий в сложных пакетах из композиционных материалов и титановых сплавов за счет использования энергии ультразвуковых колебаний, вводимых в зону обработки. Описана конструкция двух экспериментальных установок на базе вертикально-сверлильного станка (рисунок 1) и промышленного робота (рисунок 2).

Рисунок 1. Общий вид экспериментальной установки на основе вертикально-сверлильного станка: 1 – дрель; 2 – ультразвуковой волновод с токопроводящей гильзой; 3 – прижимная планка; 4‑5 – комплексный пакет; 6 – монтажная пластина; 7 – динамометр.

Установки позволяют проводить эксперименты с наложением немодулированных, амплитудно-модулированных или частотно-модулированных ультразвуковых колебаний на сверло или на платформу со сложным пакетом из листа титанового сплава и композиционного материала.

Силы резания и крутящий момент измерялись на динамометре УДМ‑100, оборудованном тензодатчиками Kyowa kfg-5-120-c1-11. Динамометр закреплялся на столе экспериментальной установки. При измерении составляющих силы резания электрический сигнал с тензорезисторов УДМ‑100 подавался на модуль LTR212 в составе крейта LTR‑EU‑2. Ранее был откалиброван динамометр и проводилась статическая калибровка.

Рисунок 2. Общий вид экспериментальной установки на базе промышленного робота KUKA KR 16 R2010 для исследования процесса ультразвукового сверления.

Анализ результатов предварительных экспериментов подтвердил положительное влияние энергии ультразвуковых колебаний на процесс сверления сложных пакетов, состоящих из композиционного материала и титанового сплава. В настоящее время ведутся исследования и технологическая подготовка к опытным испытаниям в реальных производственных условиях для изготовления деталей самолётов МС‑21 и Ил‑76МД‑90А. 

Источник:
E S Kiselev and K S Savelev 2020 IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 971 022097. DOI:10.1088/1757‑899X/971/2/022097

Разработчик: Киселев Е.С., Савельев К.С. (Ульяновский государственный технический университет)