DOI: https://doi.org/10.20998/2078-7405.2019.91.18

FEM ДОСЛІДЖЕННЯ КОМПОНЕНТІВ СИЛИ РІЗАННЯ ПРИ ТОРЦЕВОМУ ФРЕЗЕРУВАННІ З ВЕЛИКИМИ ПОДАЧАМИ

Csaba Felhő, Eszter Rakonczai

Анотація


Торцеве фрезерування є широко використовуваним методом різання для створення плоских поверхонь. Ефективність процесу обробки може бути збільшена шляхом видалення того ж недеформованого поперечного перерізу стружки з більш високими швидкостями подачі і меншими припусками. У статті показано вплив цього мінливого відношення ap / fz на різні складові сили різання, що діють як на заготовку, так і на інструмент. Значення сили були визначені за допомогою моделювання FEM (метод кінцевих елементів), а потім результати були підтверджені даними, отриманими в експериментах по різанню. Вивчено характер зміни різних компонентів сили, що діють на заготовку (Fx, Fy і Fz). Можна констатувати, що всі вони зменшуються зі збільшенням подачі на зуб і, отже, зі зменшенням відносини ap / fz. Таким чином, зменшення відношення ap / fz робить позитивний вплив на стабільність процесу різання. Однак слід зазначити, що шорсткість поверхні зазвичай погіршується зі збільшенням подачі, тому повинна бути оптимальна точка для фактичного процесу різання. Крім того, змодельована компонента Fz почала швидко зростати при ap / fz = 0,5. Це показує, що «зворотний» домен, де це співвідношення менше одиниці, не є усталеним і потребує подальшого вивчення. В цій точці також спостерігається невелике збільшення для модельованих Fy і Fx, але ця зміна не така швидка, як для Fz. Основна сила різання Fc показала чітку тенденцію до зниження разом з компонентом Fp, а сила подачі Ff лише незначно збільшилася. Однак складові сили Fz і Fp мають мінімальні значення, які починають збільшуватися після ap / fz = 0,78, тому це може бути оптимальна точка для процесу. Цей домен може зажадати подальших досліджень.

Ключові слова


метод кінцевих елементів; фрезерування з великими подачами; компоненти сили різання.

Повний текст:

PDF (English)

Посилання


Kundrák J, Markopoulos AP, Makkai T, Nagy A: Theoretical and Experimental Analysis of the Effect of Chip Size Ratio on Cutting Forces in Face Milling of Steel. International Journal of Mechanical Engineering 2018 3(1): 29-35.

Karpuschewski, B., Kundrák, J., Emmer, T., Borysenko, D.: A new strategy in face milling - inverse cutting technology. Solid State Phenomena 2017 261: 331-338 https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/SSP.261.331.

Kim HS, Ehmann KF: A cutting force model for face milling operations. International Journal of Machine Tools and Manufacture 1993 33(5): 651-673 https://doi.org/10.1016/0890-6955(93)90099-G.

X.P. Li, A.Y.C. Nee, Y.S. Wong, H.Q. Zheng: Theoretical modelling and simulation of milling forces. Journal of Materials Processing Technology 1999 89-90:266-272 https://doi.org/10.1016/S0924-0136(99)00076-X.

Palanisamy, P., Rajendran, I., Shanmugasundaram, S., Saravanan, R. (2006). Prediction of cutting force and temperature rise in the end-milling operation. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture, 220(10), 1577–1587.

Gyliene V., Eidukynas V.: The Numerical Analysis of Cutting Forces in High Feed Face Milling Assuming the Milling Tool Geometry. Procedia CIRP 2016 46:436 – 439 https://doi.org/10.1016/j.procir.2016.03.132.

Beňo J, Maňková I., Vrábel M., Karpuschewski B., Emmer T., Schmidt K.: Operation Safety and Performance of Milling Cutters with Shank Style Holders of Tool Inserts. Procedia Engineering 2012 48:15-23 https://doi.org/10.1016/j.proeng.2012.09.479.

Trung, N. D., Potenzial eines Rundschaft–Fraeswerkzeugsystems fuer Forschung und Produktion. Dr.-Ing. Dissertation, Otto-von-Guericke University Magdeburg, Shaker Verlag Aachen, 2009.

Varga, G., Kundrák, J.: Effects of technological parameters on surface characteristics in face milling, Solid State Phenomena 2017 261:285-292. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/SSP.261.285.

Kundrák, J., Markopoulos, A.P., Makkai, T., Deszpoth, I., Nagy, A.: Analysis of the effect of feed on chip size ratio and cutting forces in face milling for various cutting speeds. Manufacturing Technology 2018 18(3):431-438 https://doi.org/10.21062/ujep/117.2018/a/1213-2489/MT/18/3/431.




ISSN 2078-7405