Аналіз впливу схем розташування формоутворюючих різальних елементів на процеси деформації торцевих ступінчастих фрез
DOI:
https://doi.org/10.26642/ten-2023-1(91)-42-49Ключові слова:
ступінчасті фрези, косокутне різання, торцева фреза, торцеве фрезеруванняАнотація
Останнім часом широкого розповсюдження знайшли методи фінішної обробки плоских поверхонь чистовими торцевими фрезами, оснащеними надтвердими матеріалами (НТМ). Однак, нестаціонарність процесу різання, яка властива процесам торцевого фрезерування, призводить до змінних деформацій технологічної системи, що може негативно вплинути на вихідні показники якості відповідальних поверхонь, від обробки яких залежать необхідні характеристики контактної жорсткості, зносостійкості, надійності механізмів та машин. У роботі досліджено осьові переміщення різальних елементів у результаті пружних деформацій корпусу торцевої ступінчастої фрези діаметром 360 мм, яка оснащена надтвердим інструментальним матеріалом (гексаніт-Р). Досліджено вплив геометричних параметрів: зміна радіального розташування формоутворюючого різального елемента, зміна діаметра отвору для клина на осьові переміщення під час фінішного фрезерування сірого чавуну СЧ-21. Встановлено, що зменшення відстані радіального розташування формоутворюючого різального елемента дозволяє значно зменшити осьові переміщення різальних елементів, але обмежить ширину фрезерування. Досліджено вплив відокремлення формоутворюючого різального елемента від чорнових на осьові переміщення. Порівняно осьові переміщення трьох варіантів фрез: торцева ступінчаста фреза; торцева ступінчаста фреза з відокремленням формоутворюючого різального елемента від чорнових; торцева ступінчаста фреза зі зміною радіального розташування формоутворюючого різального елемента. Результати дослідження підтверджують, що залишається резерв підвищення якості обробки шляхом аналізу геометричних параметрів торцевих фрез та розробки нових конструкцій, які будуть забезпечувати потрібну якість обробки.
Посилання
Ravska, N.S., Rodin, P.R., Nikolaienko, T.P. and Melnychuk, P.P. (2000), Osnovy formoutvorennia poverkhon pry mekhanichnii obrobtsi, ZhITI, Zhytomyr, 232 p.
Melnychuk, P.P. (2002), Naukovi osnovy chystovoho tortsevoho frezeruvannia ploskykh poverkhon, DSc Abstract of dissertation, NTUU «KPI», K., 26 p.
Vyhovskyi, H.M. (2010), «Suchasni tendentsii rozvytku obrobky materialiv rizanniam. Protsesy mekhanichnoi obrobky v mashynobuduvanni», Visnyk ZhDTU, No. 2 (9), pp. 1–6.
Hromovyi, O.A., Vyhovskyi, H.M. and Balytska, N.O. (2020), «Shliakhy udoskonalennia protsesu obrobky ploskykh poverkhon detalei frezeruvanniam», Tekhnichna inzheneriia, No. 2 (86), pp. 48–53.
Melnychuk, P.P. and Loiev, V.Iu. (2014), «Teoretyko-tekhnolohichne obgruntuvannia mozhlyvostei obrobky ploskykh poverkhon detalei tortsevym lezovym instrumentom, osnashchenym nadtverdymy materialamy, zamist shlifuvannia», Visnyk KhNU. Ser. Tekhnichni nauky, No. 3, pp. 164–172.
Vyhovskyi, H.M. (2000), Pidvyshchennia pratsezdatnosti tortsevykh frez dlia chystovoi obrobky ploskykh poverkhon, PhD Abstract of dissertation, 05.03.01 Protsesy mekhanichnoi obrobky, verstaty ta instrumenty, Kyiv, 16 p.
Vyhovskyi, H.M. and Melnychuk, P.P. (1998), «Protses rizannia tortsevymy stupinchatymy frezamy z kosokutnoiu heometriieiu rizalnykh chastyn, shcho osnashcheni nadtverdymy materialamy (NTM)», Visnyk ZhITI, No. 7, pp. 73–81.
Vyhovskyi, H.M. and Melnychuk, P.P. (1999), «Bezvershynne kosokutne frezeruvannia. Shorstkist poverkhni», Visnyk NTTU «KPI». Ser. Mashynobuduvannia, No. 37, pp. 262–275.
Vyhovskyi, H., Plysak, M., Balytska, N. et al. (2021), «Engineering Methodology for Determining Elastic Displacements of the Joint "Spindle Assembly-Face Milling Cutter" While Machining Planes», Advanced Manufacturing Processes II. InterPartner 2020. Lecture Notes in Mechanical Engineering, Springer, Cham, doi: 10.1007/978-3-030-68014-5_26.
Melnyk, O., Hlembotska, L., Balytska, N. et al. (2020), «The Imitation Study of Taper Connections Stiffness of Face Milling Cutter Shank Using Machine Spindle in the SolidWorks Simulation Environment», Advances in Design, Simulation and Manufacturing II. DSMIE 2019. Lecture Notes in Mechanical Engineering, Springer, Cham, doi: 10.1007/978-3-030-22365-6_60.
Liang, J.C., Li, H.F. and Ni, J. (1997), «A comprehensive error compensation system for correcting geometric, thermal, and cutting force-induced errors», International Journal of Advanced Manufacturing Technology, No. 13, pp. 708–712.
Vyhovskyi, H.M and Plysak, M.M. (2019), «Doslidzhennia napruzheno-deformovanoho stanu tortsevoi frezy dlia chystovoi obrobky ploshchyn», Visnyk ZhDTU. Ser. Tekhnichni nauky, No. 1 (83), pp. 53–58, doi: 10.26642/tn-2019-1(83)-53-58.
Nguyen, Hai Trong et al. (2016), «High-definition metrology enabled surface variation control by cutting load balancing», Journal of Manufacturing Science and Engineering, No. 138 (2).
Nguyen, Hai Trong, Hui Wang and Jack Hu, S. (2013), «Characterization of cutting force induced surface shape variation in face milling using high-definition metrology», Journal of Manufacturing Science and Engineering, No. 135 (4).
Lopez de Lacalle, L.N., Lamikiz, A., Sanchez, J.A. and Salgado, M.A. (2004), «Effects of tool deflection in the high-speed milling of inclined surfaces», The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, No. 24, pp. 621–631.
Nguyen, Hai Trong, Hui Wang and Jack Hu S. (2014), «High-definition metrology enabled surface variation control by reducing cutter-spindle deflection», International Manufacturing Science and Engineering Conference, American Society of Mechanical Engineers, Vol. 45806.
Melnychuk, P.P. and Stepchyn, Ya.A. (2012), «Dynamika protsesu tortsevoho frezeruvannia pry znoshuvanni rizalnykh elementiv», Visnyk ZhDTU. Ser. Tekhnichni nauky, No. 2 (61), pp. 33–40, doi: 10.26642/tn-2012-2(61)-33-40.
Pimenov, D.Y., Guzeev, V.I., Mikolajczyk, T. et al. (2017), «A study of the influence of processing parameters and tool wear on elastic displacements of the technological system under face milling», Int J Adv Manuf Technol, No. 92, рр. 4473–4486, doi: 10.1007/s00170-017-0516-6.
Vyhovskyi, H.M., Hromovyi, O.A. and Karbiievskyi, R.V. (2005), «Rozrakhunok deformatsii tortsevoi frezy za dopomohoiu metodu kintsevykh elementiv», Visnyk ZhDTU. Ser. Tekhnichni nauky, No. 12, pp. 56–66.
Vyhovskyi, H., Plysak, M., Balytska, N. et al. (2023), «Numerical Simulation of Cutting Forces in Face Milling», Advanced Manufacturing Processes IV. InterPartner 2022. Lecture Notes in Mechanical Engineering, Springer, Cham, doi: 10.1007/978-3-031-16651-8_21.
Список використаної літератури:
Основи формоутворення поверхонь при механічній обробці / Н.С. Равська, П.Р. Родін, Т.П. Ніколаєнко, П.П. Мельничук. – Житомир : ЖІТІ, 2000. – 232 с.
Мельничук П.П. Наукові основи чистового торцевого фрезерування плоских поверхонь : автореф. д.т.н. / П.П. Мельничук. – К. : НТУУ «КПІ», 2002. – 26 с.
Виговський Г.М. Сучасні тенденції розвитку обробки матеріалів різанням. Процеси механічної обробки в машинобудуванні / Г.М. Виговський // Вісник ЖДТУ. – 2010. – № 2 (9). – С. 1–6.
Громовий О.А. Шляхи удосконалення процесу обробки плоских поверхонь деталей фрезеруванням / О.А. Громовий, Г.М. Виговський, Н.О. Балицька // Технічна інженерія. – 2020. – № 2 (86). – С. 48–53.
Мельничук П.П. Теоретико-технологічне обґрунтування можливостей обробки плоских поверхонь деталей торцевим лезовим інструментом, оснащеним надтвердими матеріалами, замість шліфування / П.П. Мельничук, В.Ю. Лоєв // Вісник ХНУ. Сер. : Технічні науки. – 2014. – № 3. – С. 164–172.
Виговський Г.М. Підвищення працездатності торцевих фрез для чистової обробки плоских поверхонь : автореф. дис. на здобуття наук. ступеня к.т.н. : 05.03.01 Процеси механічної обробки, верстати та інструменти / Г.М. Виговський. – Київ, 2000. – 16 с.
Виговський Г.М. Процес різання торцевими ступінчатими фрезами з косокутною геометрією різальних частин, що оснащені надтвердими матеріалами (НТМ) / Г.М. Виговський, П.П. Мельничук // Вісник ЖІТІ. – 1998. – № 7. – С. 73–81.
Виговський Г.М. Безвершинне косокутне фрезерування. Шорсткість поверхні / Г.М. Виговський, П.П. Мельничук // Вісник НТТУ «КПІ». Сер. : Машинобудування. – 1999. – № 37. – С. 262–275.
Engineering Methodology for Determining Elastic Displacements of the Joint «Spindle Assembly-Face Milling Cutter» While Machining Planes / H.Vyhovskyi, M.Plysak, N. Balytska and other // Advanced Manufacturing Processes II. InterPartner 2020. Lecture Notes in Mechanical Engineering. – Cham : Springer, 2021. DOI: 10.1007/978-3-030-68014-5_26.
The Imitation Study of Taper Connections Stiffness of Face Milling Cutter Shank Using Machine Spindle in the SolidWorks Simulation Environment / O.Melnyk, L.Hlembotska, N.Balytska and other // Advances in Design, Simulation and Manufacturing II. DSMIE 2019. Lecture Notes in Mechanical Engineering. – Cham : Springer, 2020. DOI: 10.1007/978-3-030-22365-6_60.
Liang J.C. A comprehensive error compensation system for correcting geometric, thermal, and cutting force-induced errors / J.C. Liang, H.F. Li, J.Ni // International Journal of Advanced Manufacturing Technology. – 1997. – № 13. – Р. 708–712.
Виговський Г.М Дослідження напружено-деформованого стану торцевої фрези для чистової обробки площин / Г.М. Виговський, М.М. Плисак // Вісник ЖДТУ. Сер. : Технічні науки. – 2019. – № 1 (83). – Р. 53–58. DOI: 10.26642/tn-2019-1(83)-53-58.
High-definition metrology enabled surface variation control by cutting load balancing / Nguyen, Hai Trong and other // Journal of Manufacturing Science and Engineering. – 2016. – № 138 (2).
Characterization of cutting force induced surface shape variation in face milling using high-definition metrology / Nguyen, Hai Trong, Hui Wang, S. Jack Hu // Journal of Manufacturing Science and Engineering. – 2013. – № 135 (4).
Effects of tool deflection in the high-speed milling of inclined surfaces / L.N. Lopez de Lacalle, A.Lamikiz, J.A. Sanchez, M.A. Salgado // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. – 2004. – № 24. – Р. 621–631.
High-definition metrology enabled surface variation control by reducing cutter-spindle deflection / Nguyen, Hai Trong, Hui Wang, S. Jack Hu // International Manufacturing Science and Engineering Conference. – American Society of Mechanical Engineers. – 2014. – Vol. 45806.
Мельничук П.П. Динаміка процесу торцевого фрезерування при зношуванні різальних елементів / П.П. Мельничук, Я.А. Степчин // Вісник ЖДТУ. Сер. : Технічні науки. – 2012. – № 2 (61). – C. 33–40. DOI: 10.26642/tn-2012-2(61)-33-40.
A study of the influence of processing parameters and tool wear on elastic displacements of the technological system under face milling / D.Y. Pimenov, V.I. Guzeev, T.Mikolajczyk and other // Int J Adv Manuf Technol. – 2017. – № 92. – Р. 4473–4486. DOI: 10.1007/s00170-017-0516-6.
Виговський Г.М. Розрахунок деформацій торцевої фрези за допомогою методу кінцевих елементів / Г.М. Виговський, О.А. Громовий, Р.В. Карбієвський // Вісник ЖДТУ. Сер. : Технічні науки. – 2005 – № 12. – С. 56–66.
Numerical Simulation of Cutting Forces in Face Milling / H.Vyhovskyi, M.Plysak, N.Balytska and other // Advanced Manufacturing Processes IV. InterPartner 2022. Lecture Notes in Mechanical Engineering. – Cham : Springer, 2023. DOI: 10.1007/978-3-031-16651-8_21.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2023 Георгій Миколайович Виговський, Олексій Андрійович Громовий, Микола Миколайович Плисак
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Автор, який подає матеріали до друку, зберігає за собою всі авторські права та надає відповідному виданню право першої публікації, дозволяючи розповсюджувати даний матеріал із зазначенням авторства та джерела первинної публікації, а також погоджується на розміщення її електронної версії на сайті Національної бібліотеки ім. В.І. Вернадського.
