ЦАГИ совершенствует инструментарий для обработки композиционных материалов

Применение композиционных материалов в конструкциях современных летательных аппаратов является одним из приоритетных направлений развития авиастроения. Решение этой задачи требует не только глубоких научных исследований, но и поиска новых подходов в производственной сфере.

В настоящее время ученые Центрального аэрогидродинамического института имени профессора Н.Е. Жуковского (входит в НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского») совместно со специалистами Омского государственного технического университета (ОмГТУ) исследуют возможность применения технологии сверхскоростного шлифования для изготовления режущего инструмента с целью обработки полимерно-композиционных материалов (ПКМ). Работа проводится в рамках НИР «Цифра» Министерства промышленности и торговли Российской Федерации.

В основе исследуемой технологии лежит применение сверхскоростного шлифования, которое характеризуется радикальным снижением сил резания, что позволяет изготовить инструмент с большей остротой режущей кромки (до 2 мкм). При его использовании удастся повысить качество обработки деталей аэродинамических моделей из ПКМ. В свою очередь, применение криогенного охлаждения зоны резания при сверхскоростном шлифовании за счет подачи жидкого азота позволяет увеличить микротвердость изготавливаемого инструмента и таким образом добиться необходимой для изготовления деталей стойкости фрез.

«Одна из проблем, с которой мы сталкиваемся при фрезерной обработке деталей из ПКМ, — повреждение кромок детали, что непосредственно влияет на прочностные характеристики, вплоть до их снижения на 10–15 процентов. Сверхскоростное шлифование на скоростях от 160 до 400 м/с (традиционное и скоростное шлифование — 30–80 м/с) позволяет получить лезвие повышенной остроты и соответственно выполнить обработку с меньшими повреждениями. При выполнении НИР „Цифра“ у нас появилась реальная перспектива создать отечественный инструмент для фрезерования и сверления изделий из ПКМ», — говорит начальник сектора исследования технологий механической обработки на оборудовании с ЧПУ научно-технического центра научно-производственного комплекса ФГУП «ЦАГИ» Сергей Болсуновский.

Сотрудничество с ОмГТУ по данной тематике началось в 2021 году. Первоначально была предложена технология сверхскоростного и криогенного шлифования фрез и сверл, разработана и изготовлена оснастка для выполнения этой операции.

На настоящий момент завершился первый этап испытаний инструмента, который показал его высокую эффективность и надежность. Следующим шагом станет передача в ЦАГИ пилотных образцов для апробации при обработке деталей из ПКМ.