Матлыгин Георгий Валерьевич, аспирант кафедры «Технология и оборудование машиностроительных производств»
г. Иркутск, ул. Лермонтова 83
83, Lermontov St., Irkutsk
Савилов Андрей Владиславович, доцент кафедры «Технология и оборудование машиностроительных производств», кандидат технических наук, доцент
г. Иркутск, ул. Лермонтова 83
83, Lermontov St., Irkutsk
Пятых Алексей Сергеевич, доцент кафедры «Технология и оборудование машиностроительных производств» , кандидат технических наук, доцент
г. Иркутск, ул. Лермонтова 83
83, Lermontov St., Irkutsk
Тимофеев Сергей Анатольевич, младший научный сотрудник кафедры «Технология и оборудование машиностроительных производств»
г. Иркутск, ул. Лермонтова 83
83, Lermontov St., Irkutsk
Introduction. The article elucidates increasing the efficiency of turn-milling of powdered metal high-speed steel products. Turn-milling can be used as an alternative to the traditional turning method. The article describes advantages of the turn-milling method. A review of studies devoted to improving the surface quality of parts when turning by milling is given. The work aims at determining the effect of cutting modes on the surface roughness by the orthogonal turning method through milling powdered high-speed steel with a monolithic cutter.
Materials and Methods. Statistical analysis methods based on the creation of a mathematical model for predicting microgeometric deviations of the treated surface were used. An experimental research method was applied to verify the adequacy of the mathematical model. The experiment was planned according to the non-composite design proposed by Box and Behnken. The experiment was carried out on a turning machining center with a driving tool. Powdered highspeed steel BÖHLER S390 MICROCLEAN was used as sample material for the experiment. A monolithic carbide milling cutter served as a cutting tool. During the experiment, the cutting speed, milling width, and feed per tooth varied. The roughness of the treated surface was measured by a contact profilometer.
Results. A mathematical model of the formation of surface roughness depending on the processing modes was developed. During the experiments, the effect of cutting speed, tool feed, and radial cutting depth on the roughness of the treated surface was determined. It was established that the dependence of roughness on feed had a linear character over the entire investigated range of cutting modes. In turn, the dependence of roughness on the cutting speed and cutting width had a parabolic character. The results obtained allowed us to achieve the roughness of the treated surface Ra = 1.85 without reducing the processing performance. Discussion and
Conclusions. The developed mathematical model reflects the impact of cutting modes on the surface roughness when turning high-speed steel with a monolithic cutter. The results of the conducted research can be used to determine the optimal cutting modes that provide a given surface quality in the manufacture of real parts under the production conditions. It is recommended to continue the research with the control of additional output parameters, such as temperature and vibration. Reducing the effect of regenerative self-oscillations on the roughness of the treated surface can be reached through assigning the cutting modes based on the results of a modal analysis of the process system.
Введение. Рассматривается вопрос повышения эффективности процесса лезвийной обработки изделий из порошковой быстрорежущей стали. Предлагается использовать точение фрезерованием как альтернативу классической токарной обработке. Показаны преимущества данного метода. Дан обзор исследований, посвященных повышению качества поверхности деталей при точении фрезерованием. Целью работы явилось определение влияния режимов резания на шероховатость поверхности при ортогональном методе точения фрезерованием порошковой быстрорежущей стали монолитной фрезой.
Материалы и методы. Применялись методы статистического анализа, основанные на создании математической модели прогнозирования микрогеометрических отклонений обрабатываемой поверхности. Метод экспериментального исследования использовался для проверки адекватности математической модели. Планирование эксперимента производилось по некомпозиционному плану, предложенному Боксом и Бенкиным. Эксперимент осуществлялся на токарном обрабатывающем центре с приводным инструментом. В качестве материала образцов для проведения эксперимента была применена порошковая быстрорежущая сталь BÖHLER S390 MICROCLEAN. В качестве режущего инструмента применена монолитная твердосплавная фреза. В ходе эксперимента варьировались скорость резания, ширина фрезерования и подача на зуб. Измерение шероховатости обработанной поверхности производилось контактным профилометром.
Результаты исследования. Разработана математическая модель формирования шероховатости поверхности в зависимости от параметров обработки. В ходе экспериментов определено влияние скорости резания, подачи инструмента и радиальной глубины резания на шероховатость обработанной поверхности. Установлено, что зависимость шероховатости от подачи имеет линейный характер на всём исследуемом диапазоне режимов резания. В свою очередь зависимость шероховатости от скорости резания и ширины резания имеет параболический характер. Полученные результаты позволяют достигать шероховатости обработанной поверхности Ra = 1,85 без снижения производительности обработки.
Обсуждение и заключения. Разработанная математическая модель отражает влияние режимов резания на шероховатость поверхности при точении фрезерованием быстрорежущей стали монолитной фрезой. Результаты проведённых исследований могут быть использованы для определения оптимальных режимов резания, обеспечивающих заданное качество поверхности при изготовлении реальных деталей в производственных условиях. Продолжение исследований рекомендуется проводить с контролем дополнительных выходных параметров, таких как температура и вибрация. Уменьшение влияния регенеративных автоколебаний на шероховатость обработанной поверхности можно достичь за счёт назначения режимов резания на базе результатов модального анализа технологической системы.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.