Исследование влияния тех- нологических параметров процесса коаксиального фрезоточения на шероховатость обработанной поверхности изделий из алюминиевых сплавов
DOI:
https://doi.org/10.14529/engin260306Ключевые слова:
коаксиальное фрезоточение, твердосплавная концевая фреза, сложнопрофильные поверхности, алюминиевые сплавы, качество обработки, высотные параметры шероховатости поверхностиАннотация
Расчетными и экспериментальными методами исследованы особенности процесса коаксиального фрезоточения контурных поверхностей тел вращения изделий из алюминиевых сплавов. Установлено влияние режимов резания на высотные параметры шероховатости обработанной поверхности, а также на форму и размеры срезаемого слоя материала. Разработана кинематико-геометрическая модель процесса коаксиального фрезоточения, описывающая особенности формообразования обрабатываемой поверхности, и предложена методика расчета высоты остаточной микронеровности. Предложены новые конструкции концевых твердосплавных фрез с повышенной интенсивностью циклов срезания слоя материала заготовки. Показано, что в процессе коаксиального фрезоточения происходит непрерывное обновление участков режущей кромки зубьев фрезы в зоне резания, что способствует улучшению теплоотвода в системе «инструмент – заготовка» и, как следствие, повышению стойкости режущего инструмента. При этом результирующая скорость резания обеспечивается за счет сочетания вращательных движений инструмента и заготовки. По результатам аналитических и экспериментальных исследований установлены рациональные режимы резания при коаксиальном фрезоточении сложнопрофильных контурных поверхностей, обеспечивающие обработку с требуемой шероховатостью поверхности (Ra 0,45–0,8 мкм). Получены эмпирические зависимости, позволяющие прогнозировать значения параметров высотных шероховатостей Ra, Rz и Rmax при назначении технологических режимов обработки. Для повышения точности изготовления профильных поверхностей разработана оригинальная конструкция концевой фрезы из твердосплавного композита WC–Co–Al2O3. Проведенные исследования подтвердили эффективность и перспективность предложенного способа коаксиального фрезоточения, обеспечивающего повышение качества обработки, увеличение стойкости инструмента и возможность рационального выбора режимов резания при обработке сложнопрофильных контурных поверхностей изделий из алюминиевых сплавов.Библиографические ссылки
1. Селиванов А.Н., Насад Т.Г. Обеспечение качества обработки валов из титановых сплавов методом высокоскоростного фрезерования и фрезоточения // Вестник Саратовского государственного технического университета. 2010. № 3 (46). С. 55–61.
2. Матлыгин Г.В., Савилов А.В., Зарак Т.В. Анализ прогрессивных технологий механообработки осевых режущих инструментов // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2020. Т. 24, № 3 (152). С. 498–513.
3. De Oliveira F.B. et al. Size effect and minimum chip thickness in micromilling // International Journal of Machine Tools and Manufacture. 2015. Vol. 89. P. 39–54.
4. Cuba Ramos A., Autenrieth H., Strauß T. et al. Characterization of the transition from ploughing to cutting in micro machining and evaluation of the minimum thickness of cut // J. Mater. Process. Technol. 2012. Vol. 212, no. 3. P. 594–600.
5. Hideaki O., Koji U., Ippei K. et al. High-speed milling processes with long oblique cutting edges // J. Manuf. Process. 2015. Vol. 19. P. 95–101.
6. Vogler M.P., Devor R.E., Kapoor S.G. On the modeling and analysis of machining performance in micro-end milling // J. Manuf. Sci. Eng. 2004. Vol. 126, no. 4. P. 685–694.
7. Куликов М.Ю., Волков Д.В. Определение оптимальной геометрии дисковой фрезы для операций фрезоточения // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2018. Т. 22, № 12. С. 75–85.
8. Cheng K., Huo D. Micro-Cutting Fundamentals and Applications. 1st ed. United Kingdom: Wiley, 2013. 348 p.
9. Kim J., Kim S. D. Theoretical analysis of micro-cutting characteristics in ultraprecision machining // J. Mater. Process. Technol. 1995. Vol. 49, no. 3–4. P. 387–398.
10. Chae J., Park S.S., Freiheit T. Investigation of micro-cutting operations // Int. J. Mach. Tools Manuf. 2006. Vol. 46. P. 313–332.
11. Wang Z., Kovvuri V., Araujo A. et al. Built-up-edge effects on surface deterioration in micromilling processes // J. Manuf. Process. 2016. Vol. 24. P. 321–327.
12. Niu Z., Jiao F., Cheng K. An innovative investigation on chip formation mechanisms in micromilling using natural diamond and tungsten carbide tools // J. Manuf. Process. 2018. Vol. 31. P. 382–394.
13. Куликов М.Ю., Волков Д.В., Скляров В.М. Разработка рациональной формы режущей кромки инструмента для фрезоточения // Металлообработка. 2018. № 3 (105). С. 9–12.
14. Селиванов А.Н., Насад Т.Г. Экспериментальные исследования стружкообразования при обработке титанового сплава марки ВТ1-0 методом высокоскоростного окружного фрезерования // Вестник Саратовского государственного технического университета. 2011. № 2 (56). С. 138–144.
15. Насад Т.Г. Оптимизация параметров процесса высокоскоростной обработки тепловым воздействием // Автоматизация и управление в машино- и приборостроении: межвуз. науч. сб. Саратов: СГТУ, 2004. С. 97–100.
16. Gordeev Y.I., Binchurov A.S., Yasinskii V.B. et al. Influence of cutting conditions and end mill geometry on the surface quality in high-speed machining of carbon composites // Russ. Engin. Res. 2023. Vol. 43. P. 592–597.
17. Григорьев С.Н., Шехтман С.Р., Сухова Н.А. и др. Повышение стойкости режущего инструмента ионной модификацией и нанесением покрытий // Вестник МГТУ «Станкин». 2025. № 4 (75). С. 93–99.
18. Gordeev Y.I. et al. Investigation of nanostructured hard metal composites obtained from powder mixtures (WC–Co)–Al2O3 // Journal of Physics: Conference Series. 2022. Vol. 2373, no. 3. P. 032025.
19. Бинчуров А.С., Гордеев Ю.И., Ясинский В.Б., Гопанцов Д.Н. Влияние режимов ротационного точения многогранными резцами на шероховатость обработанной поверхности // Вестник машиностроения. 2025. Т. 104, № 11. С. 958–964.
20. Гордеев Ю.И., Индаков Н.С., Бинчуров А.С. и др. Влияние кинематических и технологических параметров ротационного точения многогранными резцами на формирование стружки и шероховатость поверхности // Сибирский журнал науки и технологий. 2017. Т. 18, № 2. С. 379–386.
21. Вакулин М.С., Гордеев Ю.И., Ясинский В.Б. и др. Особенности процессов высокоскоростного фрезерования сложнопрофильным инструментом при обработке алюминиевых сплавов и композиционных материалов // Сибирский аэрокосмический журнал. 2023. Т. 24, № 3. С. 570–588.
