postgraduate student, engineer of Chair “Process and manufacturing engineering of artillery equipment”
аспирант, инженер кафедры «Технология и производство артиллерийского вооружения»
The implementation of high-speed machining (HSM) allows minimizing the processing time, raising the specific volume cutting efficiency, and achieving the range of advantages having a positive effect on the economic efficiency of this method. However, to implement this technology in practice, it is necessary to follow the set of measures and requirements to the manufacturing system. In particular, the wide use of HSM negates the necessity of having the expensive equipment – specialized CNC machines (computerized numerical control machines).
The research of HSM in practice resulted in the modifications of this type of processing – high-performance machining (HPM). The distinctive features of HPM are the reduced (as compared with HSM) spindle rotational speed (cutting speed) and the increased volumes of removed material (the depth and width of cutting). The goal of the research is the study of feasibility to apply HPM for cutting of structural steel using undedicated CNC machines widely used for traditional milling. When preparing and carrying out the research, the author took into account the mechanical properties of process material; MDTP (machine-device-tool-part) system stiffness; machine technical data; material, coating, and geometry of a cutting tool. The temperature in the cutting area and the work material and cutting tool temperature were recorded as well. The study determined the following mandatory parameters of the process: smooth, tangentially costate trajectories of a tool; angle of cutter spiral; cutter engagement angle. The calculation of cutting time and cutting specific volume showed the advantage of HPM as compared to the traditional CNC milling. The process parameters having a positive impact on tool wear are determined and the parameters constraining the process of HPM implementation are considered.
Внедрение высокоскоростного фрезерования (ВСФ) позволяет сократить машинное время, повысить удельную объемную производительность резания, а также достичь ряда преимуществ, в конечном итоге положительно влияющих на экономическую эффективность данного метода. Однако для реализации этой технологии на практике требуется соблюдение целого комплекса мер и требований к технологической системе. В частности, широкое применение этой технологии останавливает необходимость наличия дорогостоящего оборудования – специализированных станков с ЧПУ (числовым программным управлением).
Исследование ВСФ на практике привело к появлению разновидности этого вида обработки – высокопроизводительного фрезерования (ВПФ). Отличительными особенностями ВПФ являются уменьшенные (по сравнению с ВСФ) частоты вращения шпинделя (скорости резания) и увеличенные объемы снимаемого при резании материала (глубина и ширина резания). Целью исследований являлось изучение возможности применения ВПФ для обработки стали на неспециализированном оборудовании с ЧПУ, широко применимом для традиционного фрезерования. При подготовке и проведении работы учитывались: механические свойства обрабатываемого материала; жесткость системы СПИД (станок – приспособление – инструмент – деталь); характеристики станка; материал, покрытие и геометрия инструмента. Фиксировалась температура в зоне резания, температура заготовки и инструмента. Выявлены следующие обязательные параметры процесса: гладкие, касательно сопряженные траектории движения инструмента; угол спирали фрезы; угол контакта фрезы с материалом. Расчет машинного времени и объемной производительности резания выявил преимущество использования ВПФ по сравнению с традиционным фрезерованием. Выявлены показатели процесса, благоприятно влияющие на износ инструмента. Также рассмотрены ограничители процесса внедрения ВПФ на практике.