Влияние осевой глубины резания на шероховатость поверхности при высокоскоростном фрезеровании тонкостенных деталей
https://doi.org/10.21122/2227-1031-2021-20-2-127-131
Аннотация
В статье представлены результаты исследований динамики концевого фрезерования тонкостенных деталей сложной геометрической формы. Поскольку процесс фрезерования с малыми глубинами резания характеризуется высокой прерывистостью резания, доля регенеративных колебаний уменьшается, а влияние вынужденных колебаний на динамику процесса, напротив, увеличивается. Изучено влияние осевой глубины резания на колебания, возникающие при обработке, и шероховатость обработанной поверхности. Опыты проводили на специально сконструированном стенде, позволяющем раздельно исследовать влияние режимов резания и динамических характеристик тонкостенной детали на динамику фрезерования. Эксперименты выполнены в широком диапазоне изменений скорости вращения шпинделя при различных осевых глубинах резания. Колебания тонкостенной детали регистрировали индуктивным датчиком и записывали в цифровом виде. Затем по осциллограмме оценивали амплитуду и частоту колебаний. Проанализированы профилограммы обработанной поверхности. Шероховатость оценивали по параметру Ra. Результаты показали схожие зависимости для каждой из исследованных осевых глубин резания. Наихудшие условия резания наблюдались в случаях, когда собственная частота колебаний совпадала с зубцовой частотой или ее гармониками. Показано, что основной причиной вибраций при высокоскоростном фрезеровании являются вынужденные, а не регенеративные колебания. Увеличение осевой глубины резания при одинаковых частотах вращения шпинделя повышает амплитуду колебаний. Однако это несущественно влияет на шероховатость обработанной поверхности в случаях, когда речь идет о виброустойчивой обработке.
Об авторах
А. И. Гермашев
Национальный университет «Запорожская политехника»
Украина
Украина
Кандидат технических наук
г. Запорожье
В. А. Логоминов
Национальный университет «Запорожская политехника»
Украина
Украина
Кандидат технических наук, доцент
г. Запорожье
С. И. Дядя
Национальный университет «Запорожская политехника»
Украина
Украина
Кандидат технических наук, доцент
г. Запорожье
Е. Б. Козлова
Национальный университет «Запорожская политехника»
Украина
Украина
Кандидат технических наук, доцент
Адрес для переписки: Козлова Елена Борисовна – Национальный университет «Запорожская политехника» ул. Жуковского, 64, 69063, г. Запорожье, Украина. Тел.: +380 61 769-83-16
kozlova@zntu.edu.ua
В. А. Кришталь
ГП «Ивченко-Прогресс»
Украина
Украина
г. Запорожье
Список литературы
1. Budak E., Ozturk E., Tunc L. T. (2009) Modeling & Simulation of 5-Axis Milling Processes. CIRP Annals, 58 (1), 347–350. https://doi.org/10.1016/j.cirp.2009.03.044.
2. Biermann D., Kersting P., Surmann T. (2010) A General Approach to Simulating Workpiece Vibrations During Five-Axis Milling of Turbine Blades. CIRP Annals, 59 (1), 125–128. https://doi.org/10.1016/j.cirp.2010.03.057.
3. Budak E., Tunc L. T., Alan S., Özgüven H. N. (2012) Prediction of Workpiece Dynamics & its Effects on Chatter Stability in Milling. CIRP Annals, 61 (1), 339–342. https://doi.org/10.1016/j.cirp.2012.03.144.
4. Bravo U., Altuzarra O., Lopez Lacalle L. N., Sanchez J. A., Campa F. J. (2005) Stability Limits of Milling Considering the Flexibility of the Workpiece & the Machine. International Journal of Machine Tools & Manufacture, 45 (15), 1669–1680. https://doi.org/10.1016/j.ijmachtools.2005.03.004.
5. Thevenot V., Arnaud L., Dessein G., Cazenave-Larroche G. (2006) Integration of Dynamic Behavior Variations in the Stability Lobes Method: 3D Lobes Construction & Application to Thin-Walled Structure Milling. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 27 (7–8), 638–644. https://doi.org/10.1007/s00170-004-2241-1.
6. Munoa J., Beudaert X., Dombovari Z., Altintas Y., Budak E., Brecher C. Stepan G. (2016) Chatter Suppression Techniques in Metal Cutting. CIRP Annals, 65 (2), 785–808. https://doi.org/10.1016/j.cirp.2016.06.004.
7. Budak E., Altintas Y. (1995) Modeling & Avoidance of Static Form Errors in Peripheral Milling of Plates. International Journal of Machine Tools & Manufacture, 35 (3), 459–476. https://doi.org/10.1016/0890-6955(94)p2628-s.
8. Kline W. A., DeVor R. E., Shareef I. A. (1982) The Prediction of Surface Accuracy in Milling. Journal Engineering for Industry, 104 (3), 272–278. https://doi.org/10.1115/1.3185830.
9. Germashev A., Logominov V., Anpilogov D., Vnukov Y., Khristal V. (2018) Optimal Cutting Condition Determination for Milling Thin-Walled Details. Advances in Manufacturing, 6 (3), 280–290. https://doi.org/10.1007/s40436-018-0224-y.
10. Kline W., DeVor R., Shareef I. (1982) The Prediction of Surface Accuracy in End Milling. Journal of Engineering for Industry, 104, 272–278. https://doi.org/10.1115/1.3185830.
11. Kline W., DeVor R., Lindberg J. (1982) The Prediction of Cutting Forces in End Milling with Application to Cornering Cuts. International Journal of Machine Tool Design Research, 22, 7–22. https://doi.org/10.1016/0020-7357(82)90016-6.
12. Tlusty J. (1985) Effect of end Milling Deflections on Accuracy. Handbook of High-Speed Machining Technology, 140–153.
13. Altintas Y., Montgomery D., Budak E. (1992) Dynamic Peripheral Milling of Flexible Structures. Journal of Engineering for Industry, 114 (2), 137–145. https://doi.org/10.1115/1.2899766.
14. Montgomery D., Altintas Y. (1991) Mechanism of Cutting Force and Surface Generation in Dynamic Milling. Journal of Engineering for Industry, 113 (2), 160–168. https://doi. org/10.1115/1.2899673.
15. Smith S., Tlusty J. (1991) An Overview of Modeling and Simulation of the Milling Process. Journal of Engineering for Industry, 113 (2), 169–175. https://doi.org/10.1115/1.2899674.
16. Tarng Y., Liao C., Li H. (1994) A Mechanistic Model for Prediction of the Dynamics of Cutting Forces in Helical End Milling. International Journal of Modeling and Simulation, 14 (2), 92–97. https://doi.org/10.1080/02286203.1994.11760220.
17. Schmitz T., Ziegert J. (1999) Examination of Surface Location Error due to Phasing of Cutter Vibrations. Precision Engineering, 23, 51–62. https://doi.org/10.1016/s0141-6359(98)00025-7.
18. Schmitz T. L., Couey J., Marsh E., Mauntler N., Hughes D. (2007) Runout Effects in Milling: Surface Finish, Surface Location Error, and Stability. International Journal of Machine Tools and Manufacture, 47 (5), 841–851. https://doi.org/10.1016/j.ijmachtools.2006.06.014.
19. Schmitz T. L., Ziegert J. C., Canning J. S., Zapata R. (2008) Case Study: a Comparison of Error Sources in High-Speed Milling. Precision Engineering, 32, 126–133.
20. Schmitz T. L., Mann B. P. (2006) Closed-Form Solutions for Surface Location Error in Milling. International Journal of Machine Tools and Manufacture, 46 (12–13), 1369–1377. https://doi.org/10.1016/j.ijmachtools.2005.10.007.
21. Schmitz T. L., Smith K. S. (2009) Machining Dynamics: Frequency Response to Improved Productivity. Springer-Verlag US. https://doi.org/10.1007/978-0-387-09645-2
Рецензия
Для цитирования:
Гермашев А.И., Логоминов В.А., Дядя С.И., Козлова Е.Б., Кришталь В.А. Влияние осевой глубины резания на шероховатость поверхности при высокоскоростном фрезеровании тонкостенных деталей. НАУКА и ТЕХНИКА. 2021;20(2):127-131. https://doi.org/10.21122/2227-1031-2021-20-2-127-131
For citation:
Germashev A.I., Logominov V.A., Dyadya S.I., Kozlova Y.V., Krishtal V.A. Influence of the Cut Axial Depth on Surface Roughness at High-Speed Milling of Thin-Walled Workpieces. Science & Technique. 2021;20(2):127-131. https://doi.org/10.21122/2227-1031-2021-20-2-127-131
Просмотров:
2661
Послать статью по эл. почте 