CC BY
28Решетневскуе чтения. 2018
УДК 621.9
ВЛИЯНИЕ ВЫЛЕТА ИНСТРУМЕНТА И ВЫБОРА СТРАТЕГИИ НА ПОГРЕШНОСТЬ ОБРАБОТКИ ПРИ ФРЕЗЕРОВАНИИ
А. Ю. Пушкарев, А. В. Вайлов, Н. А. Амельченко, Е. В. Раменская
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
Е-mail: pushkey@yandex.ru
Исследовано влияние вылета инструмента и выбора стратегии на погрешность обработки при фрезеровании глубоких уступов при изготовлении деталей из алюминиевых сплавов. Показано, что недостаточная жесткость инструмента при обработке вызывает отжим режущей кромки от обрабатываемой поверхности и способствует появлению погрешности обработки и изменению шероховатости.
Ключевые слова: вылет инструмента, фрезерование, погрешность обработки, жесткость инструмента, стратегия обработки.
THE INFLUENCE OF THE TOOL OF THE INSTRUMENT AND THE SELECTION OF THE STRATEGY FOR MILLING PROCESSING MILLING
A. Y. Pushkarev, А. V. Vaylov, N. A. Amelchenko, E. V. Ramenskaya
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation Е-mail: pushkey@yandex.ru
The effect of tool removal and strategy selection on the error of machining during milling of deep ledges in the manufacture of aluminum alloy parts is investigated. It is shown that insufficient rigidity of the tool during machining causes the cutting edge to be pressed away from the treated surface and contributes to the appearance of the processing error and to the change in the roughness.
Keywords: tool removal, milling, processing error, tool rigidity, processing strategy.
Совершенствование технологии и методов фрезерования существенно влияет на точность и качество при изготовлении изделий ракетно-космической техники. Применение современного технологического оборудования с ЧПУ позволяет управлять процессом и значительно повысить эффективность и точность обработки.
Однако особую сложность представляет собой фрезерование заготовок из различных конструкционных материалов, зачастую имеющих различные конструктивные элементы, например, внутренние пазы, выемки, карманы, фаски и тонкие стенки. Для качественной чистовой обработки подобных изделий возникает необходимость применения инструмента с большим вылетом режущей части, который, по причине недостаточной жесткости, может деформироваться в процессе работы и способствовать появлению вибраций [1]. Кроме того, одним из основных вопросов при обработке стенок, имеющих достаточно большую высоту, является наиболее оптимальный выбор стратегии обработки.
Существуют различные виды обработки фрезами, однако наиболее часто применяемыми являются методы фрезерования наружных контуров с врезанием по касательной при неизменной глубине, метод с врезанием по спирали с различными углами наклона фрезы, трохоидальное фрезерование и другие варианты [2].
Обычно для повышения точности процесс фрезерования разделяется на два этапа: черновой - контур обрабатывается послойно с небольшим припуском, чистовой - оставшийся припуск удаляется за один проход фрезы по всей высоте конструктивного элемента.
Для оценки влияния жесткости инструмента при одной и той же длине вылета на погрешность обработки и выбора стратегии обработки наружных стенок был проведен эксперимент на фрезерном станке с ЧПУ БЫв 635 есоИпе.
Заготовка из алюминиевого сплава АМг6 устанавливалась и закреплялась в тисках. Для привязки детали к системе координат станка использовали механический щуп и систему Renishaw. При обработке контура применяли цилиндрическую фрезу из твердого сплав 020 мм (2СС-СТ АЬ-4БЬ - Б20) [3]. Вылет инструмента установили Ь = 70 мм. Глубина обработки составляла 60 мм. Основной припуск снимали при черновой обработке, для чистового прохода припуск на сторону составлял 0,05 мм.
Режимы резания устанавливали с учетом принятых рекомендаций [4]. Для данного типа инструментов назначали следующие режимы обработки: при черновых проходах частота вращения шпинделя составляла п = 4 000 об/мин, значения подачи sm = 2 000 мм/мин.
Технология и мехатроника в машиностроении
Результаты эксперимента
№ маршрута Верхнее значение контура, hb мм Нижнее значение контура, h2, мм Разница, Ahb мм Верхнее значение контура, h3, мм Нижнее значение контура, h4, мм Разница, Ah2, мм Шероховатость Ra, мкм
1 49,999 50,051 0,052 65,002 65,047 0,045 0,704
2 49,010 49,042 0,032 64,014 66,045 0,031 0,655
3 47,994 48,001 0,007 62,997 63,005 0,008 0,221
4 46,999 47,028 0,029 61,996 62,026 0,030 0,411
5 45,999 46,026 0,027 60,996 61,022 0,026 0,145
6 44,997 45,036 0,039 59,994 60,035 0,041 0,398
7 44,003 44,040 0,037 58,996 59,023 0,027 0,088
8 43,010 43,040 0,030 58,006 58,040 0,034 0,127
Для чистового фрезерования частоту вращения шпинделя оставили при тех же значениях - п = 4000 об/мин., величину подачи уменьшили до = 600 мм/мин. Глубина резания при черновых и чистовых проходах составляла 5 мм.
Результаты эксперимента приведены в таблице:
*1 - фрезерование без чистового прохода, методом последовательного ступенчатого врезания;
*2 - фрезерование без чистового прохода, с врезанием по спирали с углом наклона 3°;
*3 - фрезерованием с одним чистовым проходом, методом последовательного ступенчатого врезания;
*4 - фрезерование с одним чистовым проходом, с врезанием по спирали с углом наклона 3°;
*5 - фрезерование с двумя чистовыми проходами, методом последовательного ступенчатого врезания, для чистовых проходов с глубиной резания 20 мм, чистовой проход повторяется 3 раза по одним и тем же координатам на всех трех высотах;
*6 - фрезерование с двумя чистовыми проходами, с врезанием по спирали, на чистовые проходы угол наклона 0,8°;
*7 - фрезерование с двумя чистовыми проходами, методом последовательного ступенчатого врезания с двумя чистовыми проходами. Второй чистовой проход выполнялся на всю высоту стенки;
*8 - фрезерование с двумя чистовыми проходами, методом последовательного ступенчатого врезания с двумя чистовыми проходами. Второй чистовой проход осуществляется на всю глубину обработки и повторяется 3 раза по одним и тем же координатам.
Анализируя полученные результаты, можно заключить, что деформация инструмента во время обработки под влиянием сил резания приводит к изменению положения режущей кромки относительно обрабатываемой детали, т. е. происходит отжим инструмента. В результате этого размеры обрабатываемой детали изменяются, появляются отклонения от правильной геометрической формы.
Таким образом, на основании проведенных экспериментов, можно сделать следующие выводы:
- стремление к увеличению вылета инструмента при фрезеровании уступов всей длиной режущей части инструмента с целью повышения производительности, как правило, приводит к образованию погрешности обработки, связанной с недостаточной жесткостью инструмента и способствует появлению откло-
нений геометрической формы и размеров, что увеличивает вероятность появления брака;
- при выборе стратегии контурной обработки больших уступов для уменьшения погрешности следует применять последовательное ступенчатое врезание, при этом глубину резания необходимо уменьшать по мере увеличения вылета инструмента;
- с целью повышения производительности обработки при фрезеровании на больших скоростях следует выбирать инструмент большего диаметра, однако ограничения могут возникнуть из-за формы конструктивного элемента.
Библиографические ссылки
1. Стратегии и методы обработки, применяемые при фрезеровании [Электронный ресурс]. URL: http://masters.donntu.Org/2014/fimm/nikolaenko/library/a rticle2.pdf (дата обращения: 01.08.2018).
2. Фрезерование: основные стратегии фрезерования при обработке пресс-форм [Электронный ресурс]. URL: http://tverdysplav.ru/frezerovanie-osnovnye-stra-tegii/ (дата обращения: 29.07.2018).
3. Универсальные фрезы Sandvik Coromill 390 [Электронный ресурс]. URL: http://www.mirstan.ru/ novosti/universalnye-frezy-coromill-390/ (дата обращения: 21.07.2018).
4. Справочник по обработке резанием Garant [Электронный ресурс]. URL: https://www.hoffmann-group.com/RU/ru/horu/company/garant (дата обращения: 31.07.2018).
References
1. Strategies and processing methods used in milling. Available at: http://masters.donntu.org/2014/fimm/ ni-kolaenko/library/article2.pdf (accessed: 01.08.2018).
2. Milling: the basic milling strategies for the processing of molds. Available at: http://tverdysplav.ru/ frezero-vanie-osnovnye-strategii/ (accessed: 29.07.2018).
3. Universal milling cutters Sandvik Coromill 390. Available at: http://www.mirstan.ru/novosti/universalnye-frezy-coromill-390/ (accessed: 21.07.2018).
4. Handbook of cutting Garant. Available at: https://www.hoffmann-group.com/RU/en/horu/company/ garant (accessed: 31.07.2018).
© Пушкарев А. Ю., Вайлов А. В., Амельченко Н. А., Раменская Е. В., 2018
