Электромеханический привод с планетарным роликовинтовым механизмом для электрохимического станка с вибрирующим электродом

Рассмотрены вопросы модернизации электромеханического привода поступательного перемещения с планетарным роликовинтовым механизмом, разработанного для ранее реализованной конструкции электрохимического станка ЭХС-5000. Станок предназначен для изготовления тонкостенных пространственных аэродинамических профилей лопаток газотурбинных двигателей. Модернизация проведена с целью повышения точности формообразования и качества обработки сложных высокопрочных поверхностей турбинных лопаток путем создания вибрации электрода-инструмента в направлении основной подачи, формирующей межэлектродный зазор. На основании расчета необходимых амплитуды и частоты вибрации электрода-инструмента выполнен сравнительный анализ возможностей линейного электродвигателя и двух вариантов электромеханического привода поступательного перемещения с планетарным роликовинтовым механизмом на базе шагового или синхронного электродвигателя. Показано, что в наибольшей степени заданным техническим требованиям к станку ЭХС-5000 удовлетворяет электромеханический привод на базе синхронного электродвигателя FXM14 и планетарного роликовинтового механизма 52,8х1х60 с длинными резьбовыми роликами при соосном расположении привода и цилиндрической направляющей рабочей головки. По результатам расчета такой электромеханический привод способен обеспечить вибрацию электрода-инструмента с требуемой частотой 50…10 Гц и соответствующим размахом колебаний 0,016…0,380 мм.

Литература

[1] Klocke F., Klink A., Veselovac D., Aspinwall D.K., Sein Leung Soo, Schmidt M., Shilp M., Levy G., Kruth J.-P. Turbomachinery component manufacture by application of electrochemical, electro-physical and photonic processes. CIRPAnnals–Manufacturing Technology, 2014, no. 63, pp. 703–726.

[2] Митрюшин Е.А., Саушкин С.Б., Саушкин Б.П. Состояние и тенденции развития станочного оборудования для электрохимической обработки аэродинамических профилей лопаточных машин. Труды ГОСНИТИ, 2010, т. 106, с. 215–229.

[3] Козырев В.В., Филимонов В.Н., Крылов А.В., Федотов О.В. Мехатронные модули с высокой размещающей способностью. Высокие технологии XXI века. Матер. Десятого юбилейного междунар. форума, Москва, 21–24 апреля 2009 г., Москва, ЗАО «НПКФ «МаВР», 2009, с. 625–629.

[4] Козырев В.В. Конструкция, теория и методика проектирования и исследования планетарных передач винт–гайка с резьбовыми роликами и мехатронных модулей на их базе. Владимир, Изд-во Владим. гос. ун-та, 2011. 238 с.

[5] Козырев В.В. Планетарная передача винт–гайка с длинными резьбовыми роликами. Пат. 2341707 РФ, 2008, бюл. № 35, 6 c.

[6] Козырев В.В., Крылов А.В., Филимонов В.Н., Кузьмин И.Н., Рябов К.В., Тутубалин Р.Ю. Экспериментальные исследования роликовинтовой передачи РВП3К 52,8160 в составе шагового электромеханического привода для станка электрохимической обработки лопаток турбин авиационных двигателей. Труды ГОСНИТИ, 2010, т. 106, с. 165–168.

[7] Mamaev I.M., Morozov V.V., Fedotov O.V., Filimonov V.N. Harmonic analysis of the kinematic error in a planetary roller screw. Russian Engineering Research, 2016, vol. 36, no. 7, pp. 515–519.

[8] Кузьмин И.Н., Новоселов Е.А., Филимонов В.Н. Электромеханический привод подачи электрода на базе роликовинтовой передачи РВП3К 52,8х1х60 для станка электрохимической обработки лопаток авиационных турбин. Исследование, проектирование, испытание и эксплуатация информационно-измерительных устройств военной техники. Матер. Всерос. науч.-техн. конф., Владимир, 6–8 октября 2010 г., Москва, Изд-во РАРАН, 2010, с. 95–98.

[9] Толков А.В., Круглов А.В., Жданов А.В., Филимонов В.Н., Морозов В.В. Исследование долговечности силового роликовинтового механизма электромеханического привода поступательного движения. Современные проблемы науки и образования, 2015, № 1-1. URL: https://www.science-education.ru/ru/article/view?id=18516 (дата обращения 01 марта 2018).

[10] Терентьев П.В., Тутубалин Р.Ю., Филимонов В.Н. Разработка и испытания электромеханического привода тормоза автомобиля на базе роликовинтовой передачи. Исследование, проектирование, испытание и эксплуатация информационно-измерительных устройств военной техники. Мат. Всерос. науч.-техн. конф., Владимир, 6–8 октября 2010, Москва, Изд-во РАРАН, 2010, с. 166–168.

[11] Тутубалин Р.Ю., Филимонов В.Н. Математическое моделирование динамики электромеханического тормозного привода. Современные проблемы науки и образования, 2013, № 3. URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=9207 (дата обращения 01 марта 2018).

[12] Станок ЭХС–5000 для импульсной электрохимической обработки лопаток газотурбинных двигателей и установок. URL: http://topaz.md/ru/Produktsiya/Elektrohimicheskoe-oborudovanie/ (дата обращения 01 марта 2018).

[13] Kozhina T.D., Kurochkin A.V. Results of Investigative Tests of Gas Turbine Engine Compressor Blades Obtained by Electrochemical Machining. IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering, 2016, vol. 127, conf. 1.

[14] Галиев В.Э., Фарвазова Г.И. Особенности гидродинамических процессов в межэлектродном зазоре при электрохимической обработке с импульсным током и вибрацией электрод-инструментов. Вестник УГАТУ, 2011, т. 15, № 4, с. 189–195.

[15] Щербак Г.А., Трифанов И.В., Трифанова Л.И. Моделирование процесса электрохимической размерной обработки катодом, совершающим колебательное и вибрационное движение. Вестник СибГАУ, 2005, вып. 6, с. 262–265.

[16] Технические характеристики линейного двигателя 1FN3900-4NB20-0BA1. URL: https://mall.industry.siemens.com/mall/ru/se/Catalog/Product/1FN3900-4NB20-0BA1 (дата обращения 01 марта 2018).

[17] Зайцев А.Н., Салахутдинов Р.М., Серавкин Н.В., Шестаков Н.А. Выбор компоновки электрохимических копировально-прошивочных станков для импульсной обработки. Вестник УГАТУ, 2011, т. 15, № 1, с. 76–82.