Расчет сил и момента резания при фрезеровании концевыми фрезами

Рассмотрена последовательность расчета составляющих силы резания и крутящего момента при фрезеровании твердосплавными концевыми фрезами. Алгоритм расчета включает в себя переход от тангенциальной и радиальной составляющих силы резания к составляющим силы в станочной системе координат. На винтовой режущей кромке (на цилиндрической (периферийной) поверхности и дуге закругления вершины зуба) выделены две части. Эти части режущей кромки разбиты на участки, для которых выполнен расчет с последующим суммированием составляющих силы резания вдоль осей станочной системы координат и крутящего момента относительно оси фрезы. Проведен анализ составляющих силы и крутящего момента в зависимости от глубины резания, подачи, числа зубьев фрезы, износа лезвия и радиуса закругления вершины. Показано соотношение сил резания и крутящего момента для условий фрезерования конструкционной углеродистой стали и алюминиевых сплавов. По разработанному алгоритму составлена расчетная программа, с помощью которой можно осуществлять оперативный расчет сил и момента для различных условий фрезерования. Расчетные показатели могут быть использованы как технологические ограничения в задачах оптимизации, а также для прочностных расчетов инструмента, фрезерной оснастки и выбора компонентов приводов фрезерных станков.

Литература

[1] Rott O., Homberg D., Mense C. A comparison of analytical cutting force models. Preprint no. 1151, WIAS, Berlin, 2006. 23 p.

[2] Altintas Yu. Manufacturing Automation. Cambridge University Press, 2000. 286 p.

[3] Faassen R.P.H., van de Wouw N., Oosterling J.A.J., Nijmeijer H. Prediction of regenerative chatter by modelling and analysis of high-speed milling. International Journal of Machine Tools & Manufacture, 2003, vol. 43, iss. 14, pp. 1437–1446, doi: https://doi.org/10.1016/S0890-6955(03)00171-8

[4] Алейников Д.П., Лукьянов А.В. Моделирование сил резания и определение вибродиагностических признаков дефектов концевых фрез. Системы. Методы. Технологии, 2017, № 1(33), с. 39–47, doi: 10.18324/2077-5415-2017-1-39-47

[5] Древаль А.Е., Виноградов Д.В., Мальков О.В. Определение минимального диаметра концевой фрезы. Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2015, № 11, с. 43–59. URL: http://engineering-science.ru/doc/827318.html (дата обращения 05 апреля 2020), doi: 10.7463/1115.0827318

[6] Васильев А.С., Кутин А.А., ред. Справочник технолога-машиностроителя. В 2 т. Т. 2. Москва, Инновационное машиностроение, 2018. 818 с.

[7] Гуревич Я.Л. Режимы резания труднообрабатываемых материалов: Справочник. Москва, Машиностроение, 1986. 240 с.

[8] Бондаренко И.Р. Оценка некоторых подходов к определению силы резания при фрезеровании на высоких и сверхвысоких подачах. Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова, 2017, № 7, с. 131–135, doi: 10.12737/article_5940f01a2f8156.34410116

[9] Медведев Ф.В., Черемных Е.А. Физико-геометрический расчетный комплекс «динамика концевого фрезерования». Вестник ИРГТУ, 2010, № 6(46), с. 40–48.

[10] Грубый С.В., Зайцев А.М. Исследование концевых фрез при фрезеровании корпусных деталей из алюминиевых сплавов. Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2013, № 12, с. 31–52. URL: http://engineering-science.ru/doc/634375.html (дата обращения 05 апреля 2020), doi: 10.7463/1213.0634375

[11] Грубый С.В., Зайцев А.М. Обоснование условий фрезерования карманов в корпусных деталях из алюминиевых сплавов. Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2014, № 5, с. 11–30. URL: http://engineering-science.ru/issue/704624.html (дата обращения 05 апреля 2020), doi: 10.7463/0514.0709770

[12] Грубый С.В. Расчет параметров и показателей процесса резания. Вологда, Инфра-Инженерия, 2020. 192 с.