К ВОПРОСАМ О ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКЕ И ОБРАБОТКЕ ЗАГОТОВОК НЕЖЕСТКИХ ДЕТАЛЕЙ МАШИН

Рассмотрены проблемы технологической подготовки обработки заготовок нежестких деталей (НД) машин. Предложена методика назначения режимов фрезерования с учетом условий жесткости, реализуемая через определение возможных сочетаний элементов режима резания. Определены факторы, оказывающие наибольшее влияние на упругие отжатия элементов заготовки в процессе обработки. Разработана и апробирована экспериментальная установка с тонкой стенкой высотой, равной 15 и более ее толщинам, позволяющая осуществлять обработку типовых заготовок с введением в зону резания энергии ультразвукового поля. Проведены экспериментальные исследования по обработке титанового сплава ВТ6 с последующей оценкой уровня технологических остаточных напряжений (ТОН) поверхностного слоя (ПС) обработанной поверхности и изменений фазового состава (ФС). Осуществлена оценка влияния элементов режима резания на ТОН и ФС при введении энергии ультразвукового поля в зону формирования ПС поверхностей нежестких деталей. Приведены регрессионные зависимости для расчета составляющих силы резания, уровня ТОН в зависимости от элементов режима резания. Установлено, что при разработке управляющих программ современных станков с ЧПУ имеется возможность осуществления автоматизированного назначения режима фрезерования элементов заготовок нежестких деталей машин с учетом условий их жесткости. Адекватность методики доказана при сравнении с результатами CAE-анализа. Увеличение минутной подачи при фрезеровании заготовок из титанового сплава ВТ6 приводит к улучшению его эксплуатационных свойств (жаропрочности) за счет увеличения содержания β-титана, еще большему росту способствует введение в зону резания УЗК.

1. Федосьев В.И. Сопротивление материалов. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1999. 513 с.

2. Киселев Е.С., Имандинов Ш.А., Назаров М.В. Особенности обеспечения качества нежестких алюминиевых заготовок при фрезеровании с наложением ультразвуковых колебаний // Известия Волгоградского государственного технического университета. 2017. № 12. С. 14–17.

3. Киселев Е.С. Интенсификация процессов механической обработки использованием энергии ультразвукового поля. Ульяновск: УлГТУ, 2003. 186 с.

4. Bertsche E., Ehmann K., Malukhin K. An analytical model of rotary ultrasonic milling // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2012. Vol. 65. P. 12–17.

5. Zhang Y., Zhao B., Wang Y., Zhao B. The stability analysis of separated feed ultrasonic milling // Journal of Vibroengineering. 2017. Vol. 19. № 2. P. 1062–1073.

6. Ratchev S., Govender E., Nikov S., Phuah K., Tsiklos G. Force and deflection modelling in milling of lowrigidity complex parts // Journal of Materials Processing Technology. 2003. Vol. 143-144. № 1. P. 796–801.

7. Nazarov M.V., Kiselev E.S., Popovich A.V. Using of machine parts abstract elements in nc-programs developing for the CNC machines // MATEC Web of Conferences. 2018. Vol. 224. P. 1–4.

8. Вайнберг Д.В., Вайнберг Е.В. Расчёт пластин. Киев: Будiвельник, 1970. 360 с.

9. Грановский Г.И. Резание металлов. М.: Высшая Школа, 1985. 303 с.

10. Барановский Ю.В. Режимы резания металлов. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1972. 258 с.

11. Ezugwu E.O., Bonney J., Yamane Y. An overview of the machinability of aeroengine alloys // Journal of Materials Processing Technology. 2003. Vol. 134. № 2. P. 233–253.

12. Campa F.J., de Lacalle L.N.L. Urbikain G., Ruiz D. Definition of Cutting Conditions for Thin-to-Thin Milling of Aerospace Low Rigidity Parts // MSEC 2008: proceedings of the ASME International Manufacturing Science and Engineering Conference. 2008. Vol. 1. P. 359–368.

13. Цвиккер У. Титан и его сплавы. М.: Металлургия, 1979. 431 с.

14. Qi H.J., Tian Y.L., Zhang D.W. Machining forces prediction for peripheral milling of low-rigidity component with curved geometry // International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2012. Vol. 64. № 9-12. P. 1599–1610.

15. Svinin V.M., Savilov A.V. Application of variable teeth pitch face mill as chatter suppression method for nonrigid technological system // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2018. Vol. 327. № 4. P. 1–7.

16. Antonialli A.I.S., Diniz A.E., Pederiva R. Vibration analysis of cutting force in titanium alloy milling // International Journal of Machine Tools and Manufacture. 2010. Vol. 50. № 1. P. 65–74.

17. Antonialli A.I.S., Diniz A.E. Tool life and cutting forces on semi-finish milling of titanium alloy // International Journal of Mechatronics and Manufacturing Systems. 2010. Vol. 3. № 5-6. P. 329–344.

18. Cox A., Herbert S., Villain-Chastre J., Turner S., Jackson M. The effect of machining and induced surface deformation on the fatigue performance of a high strength metastable β titanium alloy // International Journal of Fatigue. 2019. Vol. 124. P. 26–33.

19. Назаров М.В., Попович Е.С., Киселёв Е.С. Автоматизированный выбор технологии изготовления деталей летательных аппаратов // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2017. № 8-1. С. 147–153.

20. Moaz H.Ali, Khidhir B.A., Mohamed B., Balasubramanian R., Oshkour A.A. Machining of Titanium Alloys: a review // Proceedings of The Institution of Mechanical Engineers Part B-Journal of Engineering Manufacture. 2011. Vol. 1. P. 97–103.