ISSN 1995-2732 (Print), 2412-9003 (Online)
УДК 621.99
DOI: 10.18503/1995-2732-2023-21-4-44-55
Аннотация
Постановка задачи (актуальность работы). Резьбофрезерование является гибким и универсальным способом обработки резьбы, обладающим рядом преимуществ, повышающим надежность и возможность автоматизации процесса резьбонарезания. С переходом на станки с ЧПУ возросла и доля использования фрезерования резьб. Для повышения точности и качества резьбофрезерования необходимо прогнозировать силу резания, что позволит назначать обоснованные значения параметров инструмента и процесса резьбофрезерования. Существующие работы по резьбофрезерованию не позволяют с высокой точностью решить эту задачу в короткие сроки из-за упрощенного представления инструмента и проведения большого количества уточняющих экспериментов, а развитие инструментальных и обрабатываемых материалов требует увеличения объема проведения подобных работ, что требует разработки теоретической модели расчета силы резания при резьбофрезеровании. Цель работы. Разработать теоретическую модель для расчета составляющих силы резания при резьбофрезеровании однодисковой фрезой, что позволит оперативно производить расчет силы резания и проводить только подтверждающий расчетные значения эксперимент. Используемые методы. Теоретические исследования проведены с использованием основных положений теории резания материалов, аналитической геометрии. Геометрические модели выполнялись и проверялись при помощи программы Компас-3D. Расчеты проводились в программе PTC Mathcad Prime 3.1. Новизна. Предложенная в работе теоретическая модель силы резания учитывает сложную траекторию процесса фрезерования резьбы, геометрические параметры режущей части, сечение срезаемого слоя, механические свойства инструментального и обрабатываемого материала, износ инструмента и радиус округления режущей кромки, направление фрезерования. Результат. Работоспособность разработанной теоретической модели силы при резьбофрезеровании подтверждена экспериментальными данными, расхождение с которыми не превысило 15%. Практическая значимость. Предложенная теоретическая модель силы при резьбофрезеровании позволяет перейти к исследованию гребенчатых резьбовых фрез и решить такие задачи, как анализ конусности резьбы, исследование равномерности резьбофрезерования и управление амплитудой составляющих силы при резьбофрезеровании.
Ключевые слова
резьбофрезерование, резьбовая фреза, сила резания, моделирование, срезаемый слой
Для цитирования
Мальков О.В., Карельский А.С. Теоретический расчет составляющих силы резания при резьбофрезерова-нии // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2023. Т. 21. №4. С. 44-55. https://doi.org/10.18503/1995-2732-2023-21-4-44-55
1. Зорохович А.А. Резьбофрезерование и резьбофрезерные станки. М.: Оборонгиз, 1940. 147 с.
2. Сайкин С.А., Цветков Е.В., Толкачев А.В. Измерение силы резания и крутящего момента при резьбофрезеровании // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2023. №1(139). С. 24-30. DOI: 10.30987/2223-4608-2023-1-24-30
3. Косарев В.А., Гречишников В.А., Косарев Д.В. Исследование силовых параметров при фрезеровании внутренних резьб с планетарным движением инструмента // СТИН. 2009. №8. С. 19-22.
4. A model for thread milling cutting forces / Araujo A.C., Silveira J.L., Jun M.B., Kapoor S.G., DeVor R. // International Journal of Machine Tools and Manufacture, 2006, vol. 46 (15), pp. 2057-2065.
5. Мальков О.В., Головко И.М. Экспериментальное определение модели силы при резьбофрезеровании // Инновации в машиностроении: сборник трудов Международной молодежной конферен-ции. Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2012. С. 73-77.
6. Araujo A.C., Fromentin G., Poulachon G. Analytical and experimental investigations on thread milling forces in titanium alloy // International Journal of Machine Tools & Manufacture, 2013, vol. 67, pp. 28-34.
7. Волков Д.И., Сайкин С.А. Расчет силы резания при фрезеровании внутренней резьбы в жаропрочных сплавах // Вестник Рыбинской государственной авиационной технологической академии им. П.А. Со¬ловьева. 2010. №1(16). С. 145-150.
8. Бобров В.Ф. Многопроходное нарезание крепежных резьб резцом. М.: Машиностроение, 1982. 104 с.
9. Розенберг Ю.А., Тахман C.И. Силы резания и методы их определения: учеб. пособие. Ч. 1. Общие положения. Курган: Изд-во Курганского машиностроительного ун-та, 1995. 130 с.
10. Рыкунов А.Н. Триботехнические особенности чи-стовой лезвийной обработки и их влияние на силу резания // Физика, химия и механика трибосистем. 2011. №11. С. 123-131.
11. Мальков О.В., Головко И.М., Карельский А.С. Теоретический расчет параметров сечения срезаемого слоя при резьбофрезеровании // Известия вузов. Машиностроение. 2018. №10 [703]. С. 24-36. DOI: 10.18698/0536-1044-2018-10-24-36
12. Malkov O.V., Karelskiy A.S. Cutting Force Analysis During Thread Milling // Proceedings of the 7th In-ternational Conference on Industrial Engineering (ICIE 2021). ICIE 2021. Lecture Notes in Mechanical Engineering. Cham, Springer, 2022, pp. 563-573. https://doi.org/ 10.1007/978-3-030-85230-6_67