Doctor of Sciences (Engineering), Professor, professor of Chair “Innovative Technologies in Machine Building”
доктор технических наук, профессор, профессор кафедры «Инновационные технологии в машиностроении»
postgraduate student
аспирант
postgraduate student
аспирант
Study of the temperature field of the milling process with the imposition of ultrasonic vibrations (USV), under various ratios of the vibration amplitude to the depth of tooth penetration into the blank, will allow predicting the efficiency of the milling process with USV under various processing modes. The purpose of this study is to develop physical and mathematical models of the milling process with the imposition of USV, allowing identifying the influence of ultrasonic vibrations on the efficiency of the milling process under various ratios of the vibration amplitude to the depth of tooth penetration. Three sources of heat generation are considered: in the deformation (chip formation) area and in the zones of contact of the chip with the cutting plate (cutter tooth) and the plate with the blank. The authors have developed heat transfer models that take into account, in particular, the change in boundary conditions on the surfaces of the cutting plate and the blank under the USV imposition. When the plate is in contact with the blank, heat flows are directed to the blank, chips and cutter tooth, and the conditions of thermal interaction within the zones of contact of the plate with the chips and the blank are described by boundary conditions of the 2nd type. When the plate leaves the contact with the blank during the ultrasonic imposition and the chip formation process stops, then on all surfaces of the tooth (plate) and the blank that are in contact with the environment (cutting fluid or air), the convective heat transfer is described by the Newton–Richmann law (boundary conditions of the 3rd type). The results of numerical modelling are presented, confirming the assumption that the effect of using ultrasonic vibrations is higher at high values of the ratio of the ultrasonic vibration amplitude to the depth of tooth penetration into the blank.
Исследования температурного поля процесса фрезерования с наложением ультразвуковых колебаний (УЗК) при различных отношениях амплитуды колебаний к глубине внедрения зуба в заготовку позволят прогнозировать эффективность процесса фрезерования с УЗК при различных режимах обработки. Цель исследования – разработка физических и математических моделей процесса фрезерования с наложением УЗК, позволяющих установить влияние УЗК на эффективность процесса фрезерования при различных отношениях амплитуды колебаний к глубине внедрения зуба. Приняты во внимание три источника тепловыделения: в области деформирования (стружкообразования) и в зонах контакта стружки с режущей пластиной (зубом фрезы) и пластины с заготовкой. Разработаны модели теплообмена, учитывающие, в частности, изменение граничных условий на поверхностях режущей пластины и заготовки при наложении УЗК. Когда пластина находится в контакте с заготовкой, в заготовку, стружку и зуб фрезы направлены тепловые потоки, а условия теплового взаимодействия в пределах зон контакта пластины со стружкой и заготовкой описываются граничными условиями 2-го рода. Когда пластина при наложении УЗК выходит из контакта с заготовкой и процесс стружкообразования прекращается, то на всех поверхностях зуба (пластины) и заготовки, контактирующих с окружающей средой (смазочно-охлаждающей жидкостью или воздухом), конвективный теплообмен описывается законом Ньютона – Рихмана (граничные условия 3-го рода). Приведены результаты численного моделирования, подтвердившие предположение, что эффект от применения УЗК выше при больших значениях отношения амплитуды УЗК к глубине внедрения зуба в заготовку.