<!DOCTYPE article
PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.4 20190208//EN"
       "JATS-journalpublishing1.dtd">
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" article-type="research-article" dtd-version="1.4" xml:lang="en">
 <front>
  <journal-meta>
   <journal-id journal-id-type="publisher-id">Transport engineering</journal-id>
   <journal-title-group>
    <journal-title xml:lang="en">Transport engineering</journal-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>Транспортное машиностроение</trans-title>
    </trans-title-group>
   </journal-title-group>
   <issn publication-format="print">2782-5957</issn>
  </journal-meta>
  <article-meta>
   <article-id pub-id-type="publisher-id">55027</article-id>
   <article-id pub-id-type="doi">10.30987/2782-5957-2022-11-4-9</article-id>
   <article-categories>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="ru">
     <subject>Машиностроение</subject>
    </subj-group>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="en">
     <subject>Mechanical engineering</subject>
    </subj-group>
    <subj-group>
     <subject>Машиностроение</subject>
    </subj-group>
   </article-categories>
   <title-group>
    <article-title xml:lang="en">CHOICE OF COOLING METHOD FOR ABRASIVE MACHINING OF PARTS MADE OF POLYMER AND COMPOSITE MATERIALS</article-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>ВЫБОР СПОСОБА ОХЛАЖДЕНИЯ ДЛЯ АБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ПОЛИМЕРНО-КОМПОЗИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ</trans-title>
    </trans-title-group>
   </title-group>
   <contrib-group content-type="authors">
    <contrib contrib-type="author">
     <contrib-id contrib-id-type="orcid">https://orcid.org/0000-0002-0020-1297</contrib-id>
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Евсеев</surname>
       <given-names>Дмитрий Геннадьевич</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Evseev</surname>
       <given-names>Dmitriy Gennad'evich</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <email>evseevdg@gmail.com</email>
     <bio xml:lang="ru">
      <p>доктор технических наук;</p>
     </bio>
     <bio xml:lang="en">
      <p>doctor of technical sciences;</p>
     </bio>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-1"/>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Куликов</surname>
       <given-names>Михаил Юрьевич</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Kulikov</surname>
       <given-names>Mikhail Yurievich</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <email>muk.56@mail.ru</email>
     <bio xml:lang="ru">
      <p>доктор технических наук;</p>
     </bio>
     <bio xml:lang="en">
      <p>doctor of technical sciences;</p>
     </bio>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-2"/>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Шевчук</surname>
       <given-names>Евгений Олегович</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Shevchuk</surname>
       <given-names>Evgeniy Olegovich</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <email>shev4uckloki@yandex.ru</email>
     <bio xml:lang="ru">
      <p>аспирант технических наук;</p>
     </bio>
     <bio xml:lang="en">
      <p>graduate student of technical sciences;</p>
     </bio>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-3"/>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Дерябин</surname>
       <given-names>Максим Николаевич</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Deryabin</surname>
       <given-names>Maksim Nikolaevich</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-4"/>
    </contrib>
   </contrib-group>
   <aff-alternatives id="aff-1">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Российский университет транспорта</institution>
     <city>Москва</city>
     <country>Россия</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Russian University of Transport</institution>
     <city>Moscow</city>
     <country>Russian Federation</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <aff-alternatives id="aff-2">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Российский университет транспорта (РУТ (МИИТ))</institution>
     <city>Москва</city>
     <country>Россия</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Russian University of Transport (RUT (MIIT))</institution>
     <city>Moscow</city>
     <country>Russian Federation</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <aff-alternatives id="aff-3">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Российский университет транспорта</institution>
     <city>Москва</city>
     <country>Россия</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Russian University of Transport</institution>
     <city>Moscow</city>
     <country>Russian Federation</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <aff-alternatives id="aff-4">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Научно-исследовательский институт точных приборов</institution>
     <city>Москва</city>
     <country>Россия</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Scientific Research Institute of Precision Instruments</institution>
     <city>Moscow</city>
     <country>Russian Federation</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <pub-date publication-format="print" date-type="pub" iso-8601-date="2022-11-30T11:05:37+03:00">
    <day>30</day>
    <month>11</month>
    <year>2022</year>
   </pub-date>
   <pub-date publication-format="electronic" date-type="pub" iso-8601-date="2022-11-30T11:05:37+03:00">
    <day>30</day>
    <month>11</month>
    <year>2022</year>
   </pub-date>
   <volume>2022</volume>
   <issue>11</issue>
   <fpage>4</fpage>
   <lpage>9</lpage>
   <history>
    <date date-type="received" iso-8601-date="2022-07-15T00:00:00+03:00">
     <day>15</day>
     <month>07</month>
     <year>2022</year>
    </date>
    <date date-type="accepted" iso-8601-date="2022-09-08T00:00:00+03:00">
     <day>08</day>
     <month>09</month>
     <year>2022</year>
    </date>
   </history>
   <self-uri xlink:href="https://bstu.editorum.ru/en/nauka/article/55027/view">https://bstu.editorum.ru/en/nauka/article/55027/view</self-uri>
   <abstract xml:lang="ru">
    <p>Целью исследования является проблема выбора способа охлаждения при абразивной обработке деталей из полимерно-композиционных материалов (ПКМ). Статья посвящена выбору эффективного использования при распылении смазывающих охлаждающих жидкостей (СОЖ) водо-воздушной смеси. В исследовании заключается в проведении оценки эффективности способа подачи СОЖ с помощью внутренних каналов инструмента. В результате исследования определена эффективность нового способа охлаждения. Выводы: использование нового способа охлаждения способствует рациональному распределению и движению потоков водо-воздушной смеси в мягкой абразивной щётке. Предложенный способ охлаждения позволил более точечно подавать водо-воздушную смесь, исключая эффект «влагопоглощения» полимером. Полученный спектр распределения температур в ходе моделирования течения водо-воздушной смеси показал, что эффективность охлаждения зоны резания при использовании внутренних каналов не уступает ранее представленным в научной литературе методам, но при этом имеет ряд технологических преимуществ.</p>
   </abstract>
   <trans-abstract xml:lang="en">
    <p>The study objective is the problem of choosing a cooling method for abrasive machining of parts made of polymer and composite materials (PCM). The paper is devoted to the choice of effective use of lubricating coolants in spraying air-and-water mixture. The study is aimed at evaluating the effectiveness of the coolant supply method using the internal channels of the instrument. As a result of the study, the efficiency of the new cooling method is determined. Conclusions: the use of a new cooling method contributes to the rational distribution and movement of air-and-water mixture flows in a soft abrasive brush. The proposed cooling method makes it possible to supply the air-and-water mixture more precisely, eliminating the effect of moisture absorption by the polymer. The obtained spectrum of temperature distribution while modeling the flow of the air-and-water mixture shows that the efficiency of cooling the cutting zone when using internal channels is not inferior to the methods previously presented in the scientific literature, but at the same time has a number of technological advantages.</p>
   </trans-abstract>
   <kwd-group xml:lang="ru">
    <kwd>технологии</kwd>
    <kwd>полимерно-композиционные материалы</kwd>
    <kwd>обработка</kwd>
    <kwd>качество</kwd>
    <kwd>шероховатость</kwd>
    <kwd>смазочно-охлаждающие жидкости</kwd>
    <kwd>распыление</kwd>
   </kwd-group>
   <kwd-group xml:lang="en">
    <kwd>technologies</kwd>
    <kwd>polymer and composite materials</kwd>
    <kwd>machining</kwd>
    <kwd>quality</kwd>
    <kwd>roughness</kwd>
    <kwd>lubricating and cooling liquids</kwd>
    <kwd>spraying</kwd>
   </kwd-group>
  </article-meta>
 </front>
 <body>
  <p>С помощью технологий послойного выращивания можно изготовить множество деталей общего машиностроения из разных материалов, в т. ч. из полимерно-композитных материалов (ПКМ). Готовые изделия могут иметь сложную геометрическую форму, которую невозможно получить механическим путём. Сам процесс изготовления происходит автоматически после утверждения основных параметров человеком.Ранее в работах [1,2] было установлено, что шероховатость получаемых поверхностей может не соответствовать заявленным требованиям и лежит в пределах Ra≥1,2 мкм. Для улучшения показателя качества поверхности Ra было предложено производить обработку с минимальным припуском с помощью мягкого абразивного инструмента.Механическая обработка с помощью абразивных щёток в сухую [2] деталей из ПКМ показала невозможность добиться низкой шероховатости из-за оплавления поверхностного обработанного слоя, вызванного низкой теплостойкостью материала детали. Использование СОЖ в процессе обработки снижает эффект оплавления материала детали [3].Однако, полив СОЖ приводит к набуханию детали и ее последующему расслоению. Предложенный способ в работе [4] позволил уменьшить эффект набухания.В данной работе исследовалась эффективность подачи СОЖ распылением. Данный способ был предложен в работе [5], однако не получил широкого распространения.  Технология подачи водо-воздушной смеси В исследованиях Яшкова В.А. [6] проводилось теоретическое обоснование эффективного охлаждения зоны обработки путём использования имитационной среды моделирования.Ранее эксперимент с оценкой эффективности охлаждения в водо-воздушной смеси показал, что оптимальным является диапазон соотношения ВОЗДУХ:СОТС 80%:20%. Облако СОТС позволило производить обработку без увеличения температуры в зоне резания, исключая эффект «влагопоглощения» полимером жидкости (рисунок 1 а, б).Анализ полученных данных показала, что наиболее эффективной является обработка в водо-воздушной смеси. Полученные результаты измерения линейных размеров показали минимальное влияние влаги на исследуемый полимер.Однако, использование экспериментальной установки в качестве способа формирования водо-воздушной смеси имеет ряд недостатков:необходимость размещения установки в камере станка;наличие жидкости в баке ограничено и пополняется в ручном режиме, что негативно сказывается на общем времени обработки;при неконтролируемой зоне распыления увеличивается расход жидкости;установка не позволяет более точечно подавать водо-воздушную смесь прямиком в зону резания, остатки влаги оседают на ещё не обработанную поверхность, что приводит небольшому эффекту «влагопоглощения» полимером. Результаты имитационного моделирования процесса подачи водо-воздушной смеси Для устранения вышеперечисленных недостатков было предложено изменить способ подачи водо-воздушной смеси. В качестве основного устройства теперь выступает шпиндель станка (экспериментальная обработка велась на фрезерном станке с ЧПУ MIKRON HPM 600HD), через который напрямую подаётся СОТС, попадающая сразу в специальный канал щётки (рис. 1).  Рис.1. Конструкция рабочей части инструмента:1 – канал, 2 – отверстия, 3 – абразивные волокнаFig.1. Construction of the working part of the tool:1 – channel, 2 – apertures, 3 – abrasive fibers  На рис.1 показан канал 1, через который водо-воздушная смесь распределяется по специальным отверстиям 2, расположенные под углом. Абразивные волокна 3 находятся в зоне распыления смеси.С целью определения эффективно распределения образующейся при распылении СОЖ водо-воздушной смеси с помощью SolidWorks Flow Simulation была построена и рассчитана имитационная модель ее течения водо-воздушной смеси (рис. 2). Данная симуляция позволяет точно определить направление потоков смеси.  Рис. 2. Имитационная модель распределенияводо-воздушной смесиFig.2 Simulation model of water-air mixture distribution   На рисунке показано направление вращения стрелкой. В качестве начальных условий было выбрано давление величиной 4 атм., которое направлено перпендикулярно движению подачи и соответствует направлению подачи водо-воздушной смеси внутри инструмента в процессе обработки.Движение потоков жидкости при вращении инструмента показано на рис. 3. Рис. 3. Направление движения водо-воздушной смеси при вращении инструмента (вид спереди)Fig.3 The direction of movement of the water-air mixture when rotating the tool (front view)  На рисунке путем моделирования продемонстрировано направление вращения смеси СОТС. При вращении инструмента потоки закручиваются в центр мягкого абразивного инструмента. Таким образом, водо-воздушная смесь охватывает все волокна абразивной щётки, снижая температуру в зоне резания. Ранее установленное соотношение ВОЗДУХ:СОТС 80:20% предотвращает возникновение эффекта «влагопоглащения» жидкости полимером.Значения технологических параметров, соответствующие условиям обработки указаны в таблице. ТаблицаЗначения технологических параметровTableValues of technological parameters№п/пПараметрЗначение1Давление4 атм.2Соотношение ВОЗДУХ:СОТС80/20%3Частота вращения шпинделя4500 об/мин4Вылет инструмента11 мм  Значение температуры в зоне резания после имитационного моделирования процесса распределения водо-воздушной смеси при обработке достигло 27,36 °С. Данное значение соответствует температуре, зафиксированной с помощью тепловизора Satir HotFind-LR. при проведении реального эксперимента.  Заключение Для устранения недостатков экспериментальной установки, примененной в работе [4], была предложена усовершенствованная конструкция абразивной щёткиПостроена имитационная модель движения потоков водо-воздушной смеси в мягкой абразивной щётке. Проведена оценка эффективности внутренних каналов инструмента. Предложенный способ охлаждения позволил более точечно подавать водо-воздушную смесь, исключая эффект «влагопоглащения» полимером, путем рационального распределения СОЖ в процессе абразивной обработки.Полученный спектр распределения температур в ходе моделирования течения водо- воздушной смеси показал, что эффективность охлаждения зоны резания при использовании внутренних каналов не уступает методу, описанному в работе [4], но при этом имеет ряд технологических преимуществ.</p>
 </body>
 <back>
  <ref-list>
   <ref id="B1">
    <label>1.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Куликов М.Ю., Ларионов М.А., Гусев Д.В., Шевчук Е.О. Обеспечение качества деталей, изготовленных с помощью аддитивных технологий. Вестник Брянского государственного технического университета. 2020;12(97):4-10.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Kulikov MYu, Larionov MA, Gusev DV, Shevchuk EO. Quality support of parts manufactured by means of additive technologies. Bulletin of Bryansk State Technical University. 2020;12(97):4-10.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B2">
    <label>2.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Куликов М.Ю., Ларионов М.А., Гусев Д.В., Шевчук Е.О. Улучшение шероховатости поверхностей деталей из полимерных материалов, полученных с помощью аддитивных технологий. Вестник Брянского государственного технического университета. 2021;7(104):12-18.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Kulikov MYu, Larionov MA, Gusev DV, Shevchuk EO. Surface roughness improvement of parts made of polymer materials obtained by means of additive technologies. Bulletin of Bryansk State Technical University. 2021;7(104):12-18.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B3">
    <label>3.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Шевчук Е.О., Погорельский В.В. Улучшение качества поверхности деталей, полученных с помощью аддитивных технологий. «Машиностроение: традиции и инновации (МТИ - 2021)»; сборник  докладов. М.: ФГБОУ ВО «МГТУ «СТАНКИН», 2021. 357-366.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Shevchuk EO, Pogorelsky VV. Improving the surface quality of parts obtained by means of additive technologies. Collection of scientific papers:  Machine building: Traditions and innovations (MIT - 2021). Moscow: Moscow State Technical University STANKIN; 2021. p. 357-366.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B4">
    <label>4.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Куликов М.Ю., Ларионов М.А., Гусев Д.В. Исследование закономерностей формирования точностных параметров деталей при прототипировании. Вестник Брянского государственного технического университета. 2016;2(50):104-107.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Kulikov MYu, Larionov MA, Gusev DV. Analysis of regularities in accuracy formation at prototyping. Bulletin of the Bryansk State Technical University. 2016;2(50):104-107.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B5">
    <label>5.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Клушин М.И., Гордон М.Б. Применение распыленных жидкостей при резании металлов. Иваново: Кн. изд-во, 1960. 50 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Klushin MI, Gordon MB. Application of sprayed liquids when cutting metals. Ivanovo: Publishing House; 1960.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B6">
    <label>6.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Яшков В.А Повышение эффективности работы сборного абразивного инструмента для внутреннего шлифования путем интенсификации действия СОТС в зоне обработки: автореферат дис. кандидата технических наук : 05.02.07 / Яшков Валентин Александрович; Москва, 2016. - 19 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Yashkov VA. Improving the operation efficiency of a prefabricated abrasive tool for internal grinding by intensifying LCTM action in the work area [abstract of the dissertation].  [Moscow(RF)]; 2016.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B7">
    <label>7.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Гусев Д.В. Повышение показателей качества изготавливаемых изделий при использовании технологии быстрого прототипирования: специальность 05.02.08 «Технология машиностроения» : диссертация на соискание ученой степени канд. техн. наук / Денис Витальевич Гусев; Ульяновский государственный технический университет.  Ульяновск, 2019. 116 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Gusev DV. Improving the quality of manufactured products when using rapid prototyping technology [dissertation]. [Ulyanovsk (RF)]: Ulyanovsk State Technical University; 2019.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B8">
    <label>8.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука, 1976. 278 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Adler YuP, Markova EV, Granovsky YuV. Experiment planning in search of optimal conditions. Moscow: Nauka; 1976.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B9">
    <label>9.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Зленко М.А., Нагайцев М.В., Довбыш В.М. Аддитивные технологии в машиностроении. Пособие для инженеров. М.: ГНЦ РФ ФГУП «НАМИ», 2015. 220 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Zlenko MA, Nagaytsev MV, Dovbysh VM. Additive technologies in mechanical engineering: manual for engineers. Moscow: NAMI; 2015.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
  </ref-list>
 </back>
</article>
