Investigation of technological parameters effect on metal removal during centrifugal rotary machining

Introduction. The study results on the single interaction under the centrifugal rotary part machining in the abrasive discrete medium are presented. Simultaneously with the numerical simulation, experiments were carried out on a centrifugal-rotary unit, and the maximum depth of penetration into the surface of the part, the single-track sizes, metal removal in one blow of an abrasive granule, were investigated. The removal of metal from workpieces was investigateddepending on the processing modes, characteristics of the abrasive particle and the processed material.

Materials and Methods. The dependences for determining the metal removal from workpieces (steels 45, copper Cu-OF, and aluminum alloy D16T) are taken into account depending on the grain size (N3) of abrasive particles. The process of a single interaction of an abrasive particle and the workpiece surface is considered within the framework of the dynamic contact problem of the elasticity theory. The authors have carried out finite element modeling of the considered structures in CAE ANSYS package.

Results. The results of theoretical and experimental studies on the metal removal from workpieces depending on the grain size of abrasive particles are presented. The technique of their implementation, the tool and equipment used are described. The results of theoretical and experimental studies are compared. Their fine precision is established. Abrasive tools and processing modes are selected.

Discussion and Conclusions. The dependences constructed in the work provide determining the rational values of the technological parameters of the centrifugal rotary machining (CRM) process. They can be used under designing the CRM processes. Therefore, time and financial resources can be saved to achieve the desired surface quality.

1. Rowe, W. B. Principles of Modern Grinding Technology / W. B. Rowe // William Andrew, 2014. — 480 p.

2. Li Xin. Prediction of seal wear with thermal-structural coupled finite element method / Li Xin, Peng Gaoliang, Li Zhe // Finite Elements in Analysis and Design. — 2014. — Vol. 83. — Р. 10-21. DOI: 10.1016/j.finel.2014.01.001

3. Anh Tran. A computationally efficient machine learning framework for local erosive wear predictions via nodal Gaussian processes / Anh Tran, John M. Furlan, Krishnan V. Pagalthivarthi [et al.] // Wear. — 2019. — Vol. 422-423. — Р. 9-26. DOI: org/10.1016/j.wear.2018.12.081

4. Gee, M. Real time measurement of wear and surface damage in the sliding wear of alumina / M. Gee, J. Nunn // Wear. — 2017. — Vol. 376—377. — Р. 1866-1876.

5. Тамаркин, М. А. Исследование удаления металла при центробежно-роторной обработке в абразивной среде / М. А. Тамаркин, Э. Е. Тищенко, В. В. Друппов // Вестник РГАТУ им. П. А. Соловьева. — 2007. — Т. 11, №1. — C. 169-186.

6. Повышение эффективности центробежно-ротационной обработки в среде абразива / М. А. Тамаркин, Э. Э. Тищенко, Ю. В. Корольков, О. А. Рожненко // СТИН. — 2009. — №2. — С. 26-30.

7. Теоретические и экспериментальные исследования процессов обработки фасонных поверхностей деталей свободным абразивом / М. А. Тамаркин, О. А. Рожненко, Э. Э. Тищенко, Ю. В.Корольков // Упрочняющие технологии и покрытия. — 2011. — №11. — С. 27-31.

8. Tamarkin, M. A. Reducing abrasive wear in centrifugal-rotary machining / M. A. Tamarkin, B. S. Glazman, Yu. V. Korol’kov [et al.] // Russian Engineering Research. — 2014. — Vol. 34 (1). — Р. 60-64.

9. Soloviev, A. N. Computer Modeling and Experimental Research of Component Processing Procedure in the Centrifugal-Rotary Equipment / A. N. Soloviev, M. A. Tamarkin, Nguyen Van Tho [et al.] // Advanced Materials. — 2020. — Vol. 6. — Р. 513-528.

10. Nguyen Van Tho. Finite Element Modeling Method of Centrifugally Rotary Processing / Nguyen Van Tho, A. N. Soloviev, M. A. Tamarkin [et al.] // Applied Mechanics and Materials. — 2019. — Vol. 889. — P. 140-147.

11. Тамаркин, M. А. Конечно-элементное моделирование термоупругого контактного взаимодействия в абразивной обработке поверхности деталей машин / A. Н. Соловьев, M. А. Тамаркин, Т. В. Нгуен // Экологический вестник научных центров Черноморского экономического сотрудничества. — 2019. - Т. 16, №01. — С. 51-58. DOI: 10.31429/vestnik-16-1-51-58

12. Непомнящий, Е. Ф. Трение и износ под воздействием струи твёрдых сферических частиц / Е. Ф. Непомнящий // Контактное взаимодействие твёрдых тел и расчёт сил трения и износа. — Москва : Наука, 1971. — С. 190-200.

13. Михин, Н. М. Внешнее трение твёрдых тел / Н. М. Михин. — Москва : Наука, 2002. — 222 с.

14. Бабичев, А. П. Основы вибрационной технологии / А. П. Бабичев, И. А. Бабичев. — Ростов-на-Дону : Издательский центр ДГТУ, 1998. — 624 с.

15. Тамаркин, М. А. Формирование параметров качества поверхности для центробежно-роторной обработки в абразивной среде / М. А. Тамаркин, Э. Е. Тищенко, В. В. Друппов // Упрочняющие технологии и покрытия. — 2007. — №10. — C. 19-24.

16. Ющенко, А. В. Исследование процесса съёма металла при абразивной галтовке / А. В. Ющенко, М. Б. Флек // Вестник Донского государственного технического университета. — 2013. — Т. 13, № 3-4. — С. 125-133.