Иркутские политеховцы провели экспериментальные исследования по обработке высокоточных отверстий

Сотрудники Института авиамашиностроения и транспорта Иркутского политеха выполнили проект, направленный на решение инженерных задач индустриального партнера – ПАО «Яковлев».

Политеховцы провели технологическое опробование выполнения отверстий на образцах, имитирующих смешанные пакеты конструкции в зоне установки кронштейнов навески пилона ОЧК (отъемная часть крыла) самолета SJ-100. Образец для испытаний представлял собой смешанный четырехслойный пакет: «титановый сплав – алюминиевый сплав - алюминиевый сплав - титановый сплав».
Работы проводились в рамках стратегического проекта ИРНИТУ «Digital industrial technologies – i.DIT» (Программа «Приоритет 2030»).
Разрабатываемая технология в первую очередь предназначена для применения при сборке конструкции SJ-100 - российского среднемагистрального узкофюзеляжного самолета с максимальным импортозамещением иностранных комплектующих.
Научное руководство данного проекта осуществлял Николай Чащин, инженер-исследователь Георгий Матлыгин отвечал за метрологические измерения.
Как отметил Николай Чащин, на данный момент в производстве воздушных судов сверление и разделка отверстий в смешанных пакетах под болты крепления производится при помощи ручных пневматических дрелей.
«В таких условиях для формирования отверстий может потребоваться свыше восьми переходов. Несмотря на большое количество переходов, добиться требуемого качества отверстий не всегда возможно. Этому препятствуют ограниченный подход и сложность формирования отверстий в металлических сплавах, входящих в состав смешанных пакетов.
Поэтому существует производственная необходимость разработки новых технологических решений, обеспечивающих возможность получения высокоточных отверстий в смешанных пакетах в условиях ограниченного подхода», - сообщил Николай Чащин.
Экспериментальные исследования по обработке высокоточных отверстий проводились на площадке двух научно-исследовательских лабораторий ИРНИТУ - «Цифровые технологии производства изделий из полимерных композиционных материалов» и «Технологии высокопроизводительной механической обработки». Оснащение научных подразделений позволяет решать самые современные задачи в области исследований высокопроизводительной механообработки, проводить эксперименты по измерению сил резания, температуры в рабочей зоне, анализа качества поверхности материала и др. В частности, политеховцы использовали дрель с автоматической подачей режущего инструмента, трехкоординатно-измерительную машину (КИМ), а также профилометр - прибор, рассчитывающий параметры микрорельефа (шероховатость, волнистость).
В ходе работы над проектом сначала был проведен анализ конструкторской документации (КД) и определен состав смешанного пакета («титановый сплав– алюминиевый сплав - алюминиевый сплав - титановый сплав»).
Испытания представляли собой последовательную обработку сквозных отверстий на оптимальных режимах резания. При этом контролировались диаметральная точность отверстий и шероховатость поверхности.
Выбор сверла обычно осуществляется с учетом требуемого квалитета точности. Особенность исследования заключалась в том, что сотрудники ИРНИТУ использовали сверло собственной конструкции, запатентованное в соавторстве с иркутскими авиастроителями. Данное ступенчатое сверло разработано для обработки отверстий в смешанных пакетах, содержащих металлы и полимерные композиционные материалы. Инструмент успешно опробован и применяется для сборки самолета МС-21 на Иркутском авиационном заводе – филиале ПАО «Яковлев».
«На производстве в заданном по проекту узле самолета необходимо просверлить около 70 отверстий. Мы выполнили своим ступенчатым сверлом несколько отверстий в образцах-имитаторах смешанного пакета, определили их точность - провели полный контроль диаметра трехточечным нутромером и выборочный контроль с использованием КИМ. Шероховатость обработанных отверстий измерили в каждом слое профилометром.
В результате сделан вывод: геометрия ступенчатого инструмента ИРНИТУ подходит для получения отверстий по 9 квалитету в исследуемом смешанном пакете. Для повышения точности диаметров (до 7 квалитета) нам необходимо доработать геометрию режущего инструмента и оптимизировать режимы резания», - сказал Николай Чащин.
Таким образом, отечественный режущий инструмент подтвердил свою работоспособность и может вывести технологию сборки агрегатов самолетов на новый уровень.
Иркутские политеховцы намерены модифицировать ступенчатое сверло под задачи заказчика и продолжить сотрудничество с ПАО «Яковлев».