Аналіз перспектив застосування високоенергетичних сталих магнітів для фінішного оброблення деталей складних  форм магнітно-абразивним методом

Юрій Григор’єв; Віктор  Майборода

doi:10.25140/2411-5363-2026-2(44)-157-170

Автор(и)

Юрій Григор’єв Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна
Віктор Майборода Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського", Україна https://orcid.org/0000-0001-6902-6928

DOI:

https://doi.org/10.25140/2411-5363-2026-2(44)-157-170

Ключові слова:

магнітно-абразивне оброблення; торцеві головки; периферійні головки; магнітно-абразивні порошки; мікрогеометрія поверхонь; шорсткість; високоенергетичні магніти

Анотація

Визначено особливі вимоги до стану оброблюваних поверхонь – шорсткості, фізико-механічних властивостей поверхневих шарів. Показано, що перспективним напрямком при забезпеченні відповідної якості виробів певного призначення є впровадження методу магнітно-абразивного оброблення (МАО) який доцільно використовувати для оброблення як внутрішніх, так і плоских поверхонь деталей особливо на верстатах з ЧПК з використанням спеціального інструменту у вигляді головок на базі високоенергетичних сталих магнітів. Проаналізовані схеми оброблення, конструкції торцевих і периферійних змінних головок які використовують для МАО. Стисло наведені результати досліджень процесу МАО головками різних типів, технологічних умов процесу та їх вплив на отриману мікрогеометрію, фізико-механічні властивості поверхневих шарів після МАО. Показана доцільність застосування спеціальних головок з використанням сталих високоенергетичних магнітів для створення мобільного магнітно-абразивного інструменту здатного забезпечувати високоефективне, продуктивне полірування поверхонь відповідальних виробів з шорсткістю Ra < 0,05 мкм і керованим рівнем поверхневої твердості та залишкових напружень в поверхневих шарах.

Посилання

Hashimoto, H., Yamaguchi, H., Krajnik, P., Wegener, K., Chaudhari, R., Hoffmeister, H. W., & Kuster, F. (2016). Abrasive fine-finishing technology. CIRP Annals – Manufacturing Technology, 65(2), 597–620.

Nalimov, Y. S., Maiboroda, V. S., Dzhulii, D. Y., & Teslyuk, M. M. (2020). Effect of complex magnetic-abrasive and chemical-thermal treatment on the fatigue resistance of VT8 alloy compressor blades. Strength of Materials, 52(6), 947–952.

Nalimov, Y. S., Maiboroda, V. S., Rutkovskyi, A. V., & Teslyuk, M. M. (2023). Effect of combined ion-plasma thermocyclic nitriding and magnetic abrasive treatment on the fatigue resistance of the EK61 alloy. Strength of Materials, 1–8.

Altan, T., Lilly, B., & Yen, Y. C. (2001). Manufacturing of dies and molds. CIRP Annals – Manufacturing Technology, 50(2), 405–423.

Market Data Forecast. (n.d.). Injection molding market analysis report. https://www.marketdataforecast.com/market-reports/injection-molding-marke.

VIOPROTO c/o Cast-Solut GmbH. (n.d.). Spritzgusswerkzeug. https://vioproto.de/spritzgusswerkzeug/#.

Klink, A., Arntz, K., Johannsen, L., Holsten, M., Chrubasik, L., Winands, K., Wollbrink, M., Bletek, T., Gerretz, V., & Bergs, T. (2018). Technology-based assessment of subtractive machining processes for mold manufacture. Procedia CIRP, 71, 401–406.

Grandguillaume, L., Lavernhe, S., Quinsat, Y., & Tournier, C. (2015). Mold manufacturing optimization: A global approach of milling and polishing processes. Procedia CIRP, 31, 13–18.

Rosemann, B., & Schleicher, A. (2019). Automatisierung der Oberflächen-feinbearbeitung auf CNC-Bearbeitungszentren – Strategieableitung zur Verringerung manueller Nacharbeit. In H. Hoffmeister & B. Denkena (Eds.), Jahrbuch Schleifen, Honen, Läppen und Polieren (pp. 256–270). Essen: Auslage.

Wang, K., Dailami, F., & Matthews, J. (2019). Towards collaborative robotic polishing of mould and die sets. Procedia Manufacturing, 38, 1499–1507.

Klocke, F., Klink, A., Veselovac, D., Aspinwall, D. K., Soo, S. L., Schmidt, M., Schilp, J., Levy, G., & Kruth, J. P. (2014). Turbomachinery component manufacture by application of electrochemical, electro-physical and photonic processes. CIRP Annals – Manufacturing Tech-nology, 63(2), 703–726.

MarketWatch. (2021, August 8). Aircraft auxiliary power unit market size in 2021: 4.1% CAGR with top countries data, competitive landscape, corporate strategy, share, industry analysis by top manufacturers, growth insights, and forecasts to 2026.https://www.marketwatch.com/press-release/aircraft-auxiliary-power-unit-market-size-in-2021-41-cagr-with-top-countries-data-competitive-landscape-corporate-strategy-share-industry-analysis-by-top-manufactures-growth-insights-and-forecasts-to-2026-2021-08-0.

Klocke, F., Soo, S. L., Karpuschewski, B., Webster, J. A., Novovic, D., Elfizy, A., Ax-inte, D. A., & Tönissen, S. (2015). Abrasive machining of advanced aerospace alloys and composites. CIRP Annals – Manufacturing Technology, 64(2), 581–604.

M’Saoubi, R., Axinte, D., Soo, S. L., Nobel, C., Attia, H., Kappmeyer, G., Engin, S., & Sim, W. M. (2015). High performance cutting of advanced aerospace alloys and composite materials. CIRP Annals – Manufacturing Technology, 64(2), 557–580.

Mitsuishi, M., Cao, J., Bartolo, P., Friedrich, D., Shih, A. J., Rajurkar, K., Sugita, N., & Harada, K. (2013). Biomanufacturing. CIRP Annals – Manufacturing Technology, 62(2), 585–606.

Statista. (n.d.).Health, pharma & medtech. https://www.statista.com/statistics/646258/global-hip-and-knee-reconstruction-market-value-by-region/.

Bartolo, P., Kruth, J. P., Silva, J., Levy, G., Malshe, A., Rajurkar, K., Mitsuishi, M., Ciurana, J., & Leu, M. (2012). Biomedical production of implants by additive electro-chemical and physical processes. CIRP Annals – Manufacturing Technology, 61(2), 635–655.

Axinte, D., Guo, Y., Liao, Z., Shih, A. J., M’Saoubi, R., & Sugita, N. (2019). Machining of biocompatible materials: Recent advances. CIRP Annals – Manufacturing Technology, 68(2), 629–652.

Karpuschewski, B., Kotsun, Y., Maiboroda, V., Borysenko, D., Herbster, M., & Solter, J. (2022). Magnetic-abrasive machining in manufacturing of medical implants. Procedia CIRP, 108, 577–582. https://doi.org/10.1016/j.procir.2022.03.091.

Yamaguchi, H., Shinmura, T., & Kobayashi, A. (2001). Development of an internal magnetic abrasive finishing process for nonferromagnetic complex shaped tubes. JSME International Journal, Series C, 44, 275–281. https://doi.org/10.1299/jsmec.44.275.

Kang, J., & Yamaguchi, H. (2012). Internal finishing of capillary tubes by magnetic abrasive finishing using a multiple pole-tip system. Precision Engineering, 36, 510–516. https://doi.org/10.1016/j.precisioneng.2012.01.006.

Zelinko, A., Welzel, F., Biermann, D., & Maiboroda, V. (2021). Influence of process parameters and initial surface on magnetic abrasive finishing of flat surfaces on CNC machine tools. Journal of Manufacturing and Materials Processing, 5(4), 108. https://doi.org/10.3390/jmmp5040108.

Zelinko, A., Welzel, F., Biermann, D., et al. (2022). Tool type and macrostructure for magnetic abrasive finishing of flat surfaces on CNC machine tools. Production Engineering Research and Development, 16, 523–533. https://doi.org/10.1007/s11740-021-01097-5.

Maiboroda, V., Dzhulii, D., & Zelinko, A. (2020). Flat surfaces machining by the magneto-abrasive method with permanent magnet end-type heads. Part 1: The influence of the type of magneto-abrasive powder on the effectiveness of the magneto-abrasive machining. Mechan-ics and Advanced Technologies, 89(2), 75. https://doi.org/10.20535/2521-1943.2020.89.202696.

Майборода, В. С., Джулій, Д. Ю., Зелінко, А. І., & Буріков, О. О. (2021). Оброблення плоских поверхонь магнітно-абразивним методом торцевими головками з постійних магнітів. Ч. 3: Вплив типу робочих головок на ефективність магнітно-абразивного оброблення. Mechanics and Advanced Technologies, 1, 97–102.

Буріков, О. О. (2025). Магнітно-абразивне полірування площин індукторами на базі високоенергетичних магнітів [Дисертація доктора філософії]. Київ.

Maiboroda, V. S., Beliaiev, O. O., Dzhulii, D. Yu., & Slobodianiuk, I. V. (2020). AISI 1045 steel flat surfaces machining using the magneto-abrasive method. Journal of Engineering Sciences, 7(1), A1–A7. https://doi.org/10.21272/jes.2020.7(1).a1.

Zelinko, A. (2022). Magnetabrasives Polieren auf Bearbeitungszentren [Doctoral dis-sertation]. Dortmund, Germany.

Майборода, В., & Буріков, О. (2024). Магнітно-абразивне оброблення плоских поверхонь феромагнітних деталей торцевими головками на базі високоенергетичних магнітів. Технічні науки та технології, (4 (38), 16–21. https://doi.org/10.25140/2411-5363-2024-4(38)-16-21.

Maiboroda, V., Dzhulii, D., Zelinko, A., & Burikov, A. (2021). Flat surfaces machining by the magneto-abrasive method with permanent magnet end-type heads 3. The influence of the types of the working heads on the effectiveness of the magneto-abrasive machining. Mechanics and Advanced Technologies, 5(1), 97–102. https://doi.org/10.20535/2521-1943.2021.5.1.229813.

Джулій, Д., Майборода, В., Буріков, О., & Бєляєв, О. (2025). Формування мікро-профілю поверхонь виробу при магнітно-абразивному обробленні площин головками на базі високоенергетичних постійних магнітів. Mechanics and Advanced Technolo-gies, 9(1(104), 114–118. https://doi.org/10.20535/2521-1943.2025.9.1(104).324280.

Буріков, О., Джулій, Д., & Майборода, В. (2022). Вплив магнітно-абразивного оброблення на характеристики поверхневого шару плоских деталей. Mechanics and Advanced Technologies, 6(3), 286–292. https://doi.org/10.20535/2521-1943.2022.6.3.265948.

Liu, J., & Zou, Y. (2022). Study on mechanism of roundness improvement by the in-ternal magnetic abrasive finishing process using magnetic machining tool. Machines, 10(2), 112. https://doi.org/10.3390/machines10020112.

Григор’єв, Ю. О., Майборода, В. С., Джулій, Д. Ю., & Слободянюк, І. В. (2025). Інструмент для оброблення внутрішніх циліндричних поверхонь. У Тези доповідей міжнародної наукової конференції «Інновації молоді в машинобудуванні» (с. 23–25). Київ.