Гимадеев Михаил Радикович, доцент кафедры «Технологическая информатика и информационные системы», кандидат технических наук
г. Хабаровск, ул. Тихоокеанская, 136
136, Tihookeanskaya St., Khabarovsk
Ли Андрей Александрович, ассистент кафедры «Технологическая информатика и информационные системы»
г. Хабаровск, ул. Тихоокеанская, 136
136, Tihookeanskaya St., Khabarovsk
Introduction. Domestic and foreign works on the milling of complex-profile surfaces with a ball-end tool were analyzed. Methods of surface quality control and ways to provide amplitude parameters of roughness, based on research data and field experiments, were considered. Theoretical provisions on the determination of cutting forces and the results of vibroacoustic diagnostics were presented.
Materials and Methods. The methods of correlation analysis, comparison and generalization of the results were applied. The data were calculated at different tool angles, taking into account the instantaneous cutting forces, and were fixed in the range of values of the variable feed per tooth (fz) and the angle of inclination of the surface (γ). The vibroacoustic diagnostic data and theoretical data of the presented model at different tool inclination angles were verified by experiment. Consequently, such methods can be used to predict surface roughness parameters.
Results. The relationship between cutting forces, tool inclination angle, and vibroacoustic diagnostics data was found. A model of the cutting force and tool displacements was formulated taking into account the inclination of the surface. The optimal range of the inclination angle of the tool to the surface to be machined, at which the minimum values of the amplitude parameters of roughness were achieved, was determined. The sound vibrations obtained empirically, presented in spectral and wave forms, were in good agreement with data from other sources. This allowed us to conclude about the feasibility of forecasting and monitoring roughness parameters in real time through acoustics.
Discussion and Conclusions. It was established that the growth of forces in the direction ae(X) and fz(Y) was observed at γ > 40°. This was due to the distribution of the components of the cutting force along the cutting edge and depended on the inclination of the surface. The amplitude parameters decreased when the angle increased from 10 to 40 degrees. The found interrelations of force analysis, processing directions, and vibroacoustic diagnostics have validated the use of vibroacoustic diagnostics to predict surface roughness. Acoustic diagnostics, regardless of the layout of technological equipment, enables to quickly adjust the sound device and assess the impact of cutting modes on roughness parameters.
Введение. Проанализированы отечественные и зарубежные работы о проблемах фрезерования сложнопрофильных поверхностей сфероцилиндрическим концевым инструментом. Рассмотрены методы контроля качества поверхности и пути обеспечения амплитудных параметров шероховатости, которые базируются на данных исследований и натурных экспериментов. Представлены теоретические положения по определению сил резания и результаты виброакустической диагностики.
Материалы и методы. Использовались методы корреляционного анализа, сравнения и обобщения результатов. Расчетные данные находились при различных углах наклона инструмента с учетом мгновенных сил резания и фиксировались в диапазоне значений переменной подачи на зуб (fz) и угла наклона поверхности (γ). Нашли экспериментальное подтверждение сведения виброакустической диагностики и теоретические данные представленной модели при различных углах наклона инструмента. Следовательно, такие методы можно использовать для прогнозирования параметров шероховатости поверхности.
Результаты исследования. Выявлена взаимосвязь между силами резания, углом наклона инструмента и данными виброакустической диагностики. Сформулирована модель силы резания и перемещений инструмента с учетом наклона поверхности. Определен оптимальный диапазон углов наклона инструмента к обрабатываемой поверхности, который обеспечивает минимальные значения амплитудных параметров шероховатости. Полученные эмпирическим путем звуковые колебания, представленные в спектральном и волновом виде, хорошо согласуются с данными из других источников, что позволило сделать вывод о целесообразности прогнозирования и мониторинга параметров шероховатости в реальном времени за счет акустики.
Обсуждение и заключения. Установлено, что рост сил в направлении ae(X) и fz(Y) наблюдается при γ > 40°. Это объясняется распределением составляющих силы резания вдоль режущей кромки и зависит от наклона поверхности. Уменьшение амплитудных параметров происходит при увеличении угла от 10 до 40 градусов. Найденные взаимосвязи силового анализа, направления обработки и виброакустической диагностики подтверждают корректность использования виброакустической диагностики для прогнозирования шероховатости поверхности. Акустическая диагностика вне зависимости от компоновки технологического оборудования позволяет быстро наладить звуковое устройство и оценить влияние режимов резания на параметры шероховатости.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.