satНАУКА и ТЕХНИКАScience & Technique2227-10312414-0392Belarusian National Technical University10.21122/2227-1031-2025-24-3-204-216sat-2867Research ArticleМАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕMECHANICAL ENGINEERING АND ENGINEERING SCIENCEВлияние угла наклона режущей кромки вращающегося инструмента на силу резания при скоростной обработке сложнопрофильных поверхностей деталей на станках с ЧПУEffect of the Angle of Inclination of the Cutting Edge of a Rotating Tool on the Cutting Force during High-Speed Machining of Complex-Profile Surfaces of Parts on CNC MachinesПопокН. Н.PopokN. N.

Доктор технических наук, профессор

Адрес для переписки:Попок Николай Николаевич  –Полоцкий государственный университет имени Евфросинии Полоцкой ул. Блохина, 29, 211440, г. Новополоцк, Республика Беларусь.Тел.: + 375 29 596-08-39n.popok@psu.by

 

Address for correspondence:Popok Nikolay N.  –Euphrosyne Polotskaya State University of Polotsk,29, Blokhin str., 211440, Novopolotsk, Republic of Belarus.Тел.: + 375 29 596-08-39n.popok@psu.by

n.popok@psu.byАнисимовВ. С.AnisimovV. S.

г. Новополоцк

Novopolotsk

Полоцкий государственный университет имени Евфросинии ПолоцкойБеларусьEuphrosyne Polotskaya State University of PolotskBelarus202508072025243204216Copyright © Попок Н.Н., Анисимов В.С., 20252025Попок Н.Н., Анисимов В.С.Popok N.N., Anisimov V.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://sat.bntu.by/jour/article/view/2867

Целью работы является повышение производительности обработки сложнопрофильных поверхностей деталей на станках с ЧПУ. Для достижения поставленной цели решается задача исследования составляющих сил резания при обработке заготовок вращающимся инструментом с крутонаклонной режущей кромкой на различных режимах резания. Применяются теоретический и экспериментальный методы исследований. В результате теоретических исследований получены формулы для расчета нормальной силы резания при обработке плоской поверхности вращающейся детали концевой фрезой, учитывающие влияние угла наклона режущей кромки и соотношения составляющих силы резания. Установлен диапазон изменения угла наклона режущей кромки, обеспечивающий снижение силы резания. Для проверки теоретических зависимостей проведены экспериментальные исследования составляющих силы резания при обработке заготовки из алюминиевого сплава Д16Т концевыми фрезами различных фирм-производителей. С использованием специального программно-измерительного комплекса получены осциллограммы амплитудных изменений составляющих силы резания при различных значениях глубины резания и врезания, подачи на зуб и скорости резания. Установлены зависимости влияния угла наклона режущей кромки на силу резания, подтверждающие результаты теоретических исследований. Определены значения поправочных коэффициентов на скорость резания, учитывающие угол наклона режущей кромки инструмента и свойства обрабатываемого материала, что позволяет корректировать значения скорости резания и обеспечить повышение производительности обработки до двух раз.

The aim of the work is to increase the productivity of processing complex-profile surfaces of parts on CNC machines. To achieve this goal, the task of studying the components of cutting forces when processing workpieces with a rotating tool with a steeply inclined cutting edge in various cutting modes is solved. Theoretical and experimental research methods are used. As a result of theoretical research, formulas have been obtained for calculating the normal cutting force when processing a flat surface of a rotating part with an end mill, taking into account the influence of the angle of inclination of the cutting edge and the ratio of the components of the cutting force. The range of change in the angle of inclination of the cutting edge is set, which reduces the cutting force. To verify theoretical dependencies, experimental studies of the components of the cutting force were carried out when processing a billet made of aluminum alloy D16T with end mills from various manufacturers. Using a special software and measuring complex, oscillograms of amplitude changes in the components of the cutting force at different values of cutting depth and embedding, feed to the tooth and cutting speed were obtained. The dependences of the influence of the cutting edge inclination angle on the cutting force are established, confirming the results of theoretical studies. The values of the correction coefficients for the cutting speed are determined, taking into account the angle of inclination of the cutting edge of the tool and the properties of the processed material, which allows to adjust the values of the cutting speed and ensure an increase in processing productivity up to two times.

сложнопрофильная поверхностьдетальконцевая фрезаугол наклона режущей кромкисила резаниямощность приводапроизводительностьстанок с ЧПУcomplex profile surfacepartend millangle of inclination of the cutting edgecutting forcedrive powerproductivityCNC machineReferencesПопок, Н. Н. Динамика процесса резания фрезами с крутонаклонными режущими кромками / Н. Н. Попок, В. С. Анисимов, К. В. Корба // Инновационные технологические системы и процессы в машиностроении: сб. ст. I Междунар. науч.-техн. конф. / М-во образования Респ. Беларусь, М-во науки и высш. образования Рос. Федерации, Белорус.-Рос. ун-т; редкол.: М. Е. Лустенков (гл. ред.) [и др.]. Могилев: Белорус.-Рос. ун-т, 2023. С. 122–128.Popok N. N., Anisimov V. S., Korba K. V. (2023) Dynamics of the Cutting Process with Cutters with Steeply Inclined Cutting Edges. Innovatsionnye tekhnologicheskie sistemy i protsessy v mashinostroenii: sb. st. I Mezhdunar. nauch.-tekhn. konf. [Innovative Technological Systems and Processes in Mechanical Engineering: Collection of articles of the 1st International Scientific and Technical Conference]. Mogilev, Publishing House of Belarusian-Russian University, 122–128 (in Russian).Бобров, В. Ф. Влияние угла наклона главной режущей кромки инструмента на процесс резания металлов / В. Ф. Бобров. М.: Машгиз, 1962. 152 с.Bobrov V. F. (1962) The Influence of the Angle of Inclination of the Main Cutting Edge of the Tool on the Process of Cutting Metals. Moscow, Mashgiz Publ. 152 (in Russian).Справочник технолога-машиностроителя: в 2 т. / под ред. А. М. Дальского, А. Г. Косиловой, Р. К. Мещерякова, А. Г. Суслова. 5-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение-1, 2001. Т. 2. 912 с.Dalsky A. M., Kosilova A. G., Meshcheryakov R. K., Suslov A. G. (eds.). (2001) Mechanical Engineer’s Handbook. Vol. 2. 5th Ed. Moscow, Mashinostroenie-1 Publ. 912 (in Russian).Guhring. Super Line 2016 // Guhring. URL: https://pdf.directindustry.com/pdf/guehring/superline-2016/9235-70 6023.html.Guhring. Super Line 2016. Guhring. Available at: https://pdf.directindustry.com/pdf/guehring/superline-2016/9235-706023.html.Справочник конструктора-инструментальщика / под общ. ред. В. И. Баранчикова. М.: Машиностроение, 1994. 560 с.Baranchikov V. I. (ed.). (1994) Handbook of the Toolmaker-Designer. Moscow, Mashinostroenie Publ. 560 (in Russian).Филиппов, Г. В. Режущий инструмент / Г. В. Филиппов. Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1981. 392 с.Filippov G. V. (1981) Cutting Tools. Leningrad, Mashinostroenie Publ., Leningrad Branch. 392 (in Russian).Mitsubishi Materials. Каталоги. URL: https://importtools.ru/brands/metall/mitsubishi-carbide/.Mitsubishi Materials. Catalog. Available at: https://importtools.ru/brands/metall/mitsubishi-carbide.Даниленко, Б. Д. Возможности использования показателя обрабатываемости материала в качестве поправочного коэффициента при расчете скорости резания / Б. Д. Даниленко // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2013. № 2. С. 32–35.Danilenko B. D. (2013) Possibilities of Using the Material Machinability Index as a Correction Factor when Calculating the Cutting Speed. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedeniy. Mashinostroenie = Proceedings of Higher Educational Institutions. Маchine Building, (2), 32–35 (in Russian).Даниленко, Б. Д. Сравнительная обрабатываемость алюминиевых сплавов / Б. Д. Даниленко // СТИН. 2011. № 5. С. 15–18.Danilenko B. D. (2011) Comparative Machinability of Aluminum Alloys. STIN [Machines. Tools], (5), 15–18 (in Russian).Seco. Catalog & Technical Guide 2020.2 // Seco. URL: https://pdf.directindustry.com/pdf/seco-tools/catalog-technical-guide-20202/5699-951358.html.Seco. Catalog & Technical Guide 2020.2. Seco. URL: https://pdf.directindustry.com/pdf/seco-tools/catalog-technical-guide-20202/5699-951358.html.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.