RU2818545C1 - Method of planing nonlinear surfaces of thin-walled parts of bladed machines and tool for its implementation - Google Patents
Method of planing nonlinear surfaces of thin-walled parts of bladed machines and tool for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2818545C1 RU2818545C1 RU2023115107A RU2023115107A RU2818545C1 RU 2818545 C1 RU2818545 C1 RU 2818545C1 RU 2023115107 A RU2023115107 A RU 2023115107A RU 2023115107 A RU2023115107 A RU 2023115107A RU 2818545 C1 RU2818545 C1 RU 2818545C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cutting
- planing
- tool
- processing
- thin
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims abstract description 51
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 47
- 230000009471 action Effects 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 4
- 238000003754 machining Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 13
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010974 bronze Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 210000003746 feather Anatomy 0.000 description 1
- 238000010921 in-depth analysis Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 229910001234 light alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к области технологических процессов строгания металла со снятием стружки на станках с числовым программным управлением (ЧПУ) и может быть использовано для обработки нелинейных поверхностей сложной формы, например, пера лопатки компрессора.The invention relates to the field of technological processes for metal planing with chip removal on computer numerical control (CNC) machines and can be used for processing nonlinear surfaces of complex shape, for example, a compressor blade airfoil.
Известен способ обработки лопаток блиска газотурбинного двигателя [Патент РФ № 2689476, МПК: B23C 3/18, опубл. 28.05.2019], заключающийся в том, что обработка лопатки блиска газотурбинного двигателя ведется концевыми фрезами на станках с числовым программным управлением и включает в себя фрезерование профиля пера лопатки от вершины лопатки к радиусу перехода в ступицу, при этом съем металла ведут поочередно чередующимися со стороны корыта и спинки строками, измеренными по высоте пера лопатки, причем ширину первой строки выбирают меньшей или равной половине ширины последующей строки, а ширину последующих строк выбирают равной или меньшей ширины предыдущей строки из условия, что чередование строк не приводит к симметричному снятию металла со стороны корыта и спинки, за исключением обработки прикомлевого участка пера, и обеспечивает максимальную жесткость обрабатываемого пера лопатки, причем в процессе обработки проводят промежуточный контроль погрешностей обработанной поверхности по совокупности опорных точек, полученных в результате определения контактным путем их фактических координат, по результатам которого осуществляют изменение базовой управляющей программы с учетом погрешностей случайного характера для обработки по скорректированной программе, а коррекцию управляющей программы и последующую обработку повторяют до достижения необходимой точности, при этом указанную обработку осуществляют для каждой лопатки блиска.There is a known method for processing blisk blades of a gas turbine engine [RF Patent No. 2689476, IPC: B23C 3/18, publ. 05.28.2019], which consists in the fact that the processing of a blisk blade of a gas turbine engine is carried out with end mills on machines with numerical control and includes milling the blade airfoil profile from the top of the blade to the radius of the transition to the hub, while metal removal is carried out alternately from the side troughs and backrests in rows measured along the height of the blade feather, wherein the width of the first row is chosen to be less than or equal to half the width of the next row, and the width of subsequent rows is chosen to be equal to or less than the width of the previous row under the condition that alternating rows does not lead to symmetrical removal of metal from the side of the trough and backrest, with the exception of processing the butt section of the blade, and ensures maximum rigidity of the blade blade being processed, and during the processing process, intermediate control of errors of the processed surface is carried out using a set of reference points obtained as a result of determining their actual coordinates by contact, based on the results of which the basic control is changed programs taking into account random errors for processing according to the corrected program, and the correction of the control program and subsequent processing is repeated until the required accuracy is achieved, while the specified processing is carried out for each blisk blade.
Известен способ изготовления аэродинамических поверхностей лопаток роторов газотурбинных двигателей на станках с ЧПУ [Патент РФ № 2500506, МПК: B23C 3/18, B23Q3/00, B23P 15/02, опубл. 10.12.2013], заключающийся в том, что изготовление аэродинамических поверхностей лопаток роторов газотурбинных двигателей ведется на станках с ЧПУ и включает в себя определение величины снимаемого припуска и обработку концевой торцовой фрезой, которую перемещают эквидистантно обрабатываемой поверхности, при этом, что выбирают оптимальную частоту вращения шпинделя, обеспечивающую исключение резонанса между частотами колебаний фрезы, воздействующих на обрабатываемую поверхность, и собственными частотами обрабатываемой лопатки, которую закладывают в управляющие программы обработки, и осуществляют позонное снятие припуска с использованием упомянутых программ, а для выбора оптимальной частоты вращения шпинделя строят последовательность конечно-элементных моделей с моделированием условий закрепления лопатки, соответствующих последовательному позонному снятию предварительно заданной величины припуска, рассчитывают значения собственных частот колебаний обрабатываемой модели лопатки для каждой зоны с их коррекцией при дополнительном измерении указанных частот с использованием системы «возбудитель-датчик», проводят оценку совпадения расчетных и экспериментальных собственных частот колебаний обрабатываемой модели лопатки, объединяют зоны с близкими частотными характеристиками, из которых выбирают значение частоты колебаний модели лопатки, по которой осуществляют выбор упомянутой оптимальной частоты вращения шпинделя.There is a known method for manufacturing aerodynamic surfaces of rotor blades of gas turbine engines on CNC machines [RF Patent No. 2500506, IPC: B23C 3/18, B23Q3/00, B23P 15/02, publ. 12/10/2013], which consists in the fact that the manufacture of aerodynamic surfaces of gas turbine engine rotor blades is carried out on CNC machines and includes determining the amount of allowance to be removed and processing with an end mill, which is moved equidistantly to the surface being machined, while choosing the optimal rotation speed spindle, ensuring the elimination of resonance between the vibration frequencies of the cutter acting on the machined surface and the natural frequencies of the blade being processed, which is included in the processing control programs, and zone-by-zone allowance removal is carried out using the mentioned programs, and to select the optimal spindle rotation speed, a sequence of finite element models with modeling of blade fastening conditions corresponding to the sequential zone-by-zone removal of a predetermined allowance value, calculate the values of the natural frequencies of oscillations of the processed blade model for each zone with their correction with additional measurement of these frequencies using the “exciter-sensor” system, evaluate the coincidence of the calculated and experimental natural frequencies of vibration of the blade model being processed, combine zones with similar frequency characteristics, from which the value of the blade model vibration frequency is selected, which is used to select the said optimal spindle rotation speed.
Недостатком аналогов является невысокая производительность из-за ограничений по снятию объема металла и необходимости снижения режимов резания для исключения резонансных частот. Разработка управляющей программы в данных способах требует глубокого анализа обрабатываемых поверхностей и постоянной корректировки, что является также существенным недостатком. Данные способы не исключают динамические упругие перемещения, которые оказывают существенное влияние на качество обработанной поверхности и геометрическую точность.The disadvantage of analogues is low productivity due to restrictions on the volume of metal removed and the need to reduce cutting conditions to eliminate resonant frequencies. The development of a control program in these methods requires an in-depth analysis of the surfaces being processed and constant adjustments, which is also a significant drawback. These methods do not exclude dynamic elastic movements, which have a significant impact on the quality of the machined surface and geometric accuracy.
Известен способ фрезерования на станках с ЧПУ моделей лопаток роторов газотурбинных двигателей [Патент РФ № 2481177, МПК: B23C 3/18, B23Q3/00, B23P 15/02, опубл. 10.05.2013], при котором обработка фрезерованием лопаток роторов газотурбинного двигателя, имеющих малую толщину и осевые габариты 200-300 мм, ведется с учетом определения величины снимаемого припуска и использования концевой торовой фрезы, которую перемещают эквидистантно обрабатываемой поверхности, отличающийся тем, что осуществляют чистовую обработку одной стороны лопатки, после чего присоединяют к обрабатываемой лопатке поддерживающий ложемент со стороны обработанной поверхности для увеличения жесткости лопатки с получением собранного изделия, осуществляют его чистовую обработку и затем производят отсоединение ложемента от обработанной лопатки, при этом используют ложемент, изготовленный из легких сплавов, толщина которого выбрана из условия исключения деформации лопатки от усилия резания и рассчитана в каждом сечении ложемента с учетом коэффициента запаса прочности.There is a known method for milling models of gas turbine engine rotor blades on CNC machines [RF Patent No. 2481177, IPC: B23C 3/18, B23Q3/00, B23P 15/02, publ. 05/10/2013], in which the milling of gas turbine engine rotor blades having small thickness and axial dimensions of 200-300 mm is carried out taking into account the determination of the amount of allowance to be removed and the use of a torus end mill, which is moved equidistantly to the surface being machined, characterized in that finishing is carried out processing of one side of the blade, after which a supporting cradle is attached to the blade being processed on the side of the treated surface to increase the rigidity of the blade to obtain an assembled product, it is finished and then the cradle is disconnected from the treated blade, using a cradle made of light alloys, thickness which is selected from the condition of eliminating the deformation of the blade from the cutting force and is calculated in each section of the support taking into account the safety factor.
Недостатком данного способа является применение дополнительных технологических средств для обеспечения жесткости изделия, что существенно увеличивает вспомогательное время на переналадку и, как следствие, повышает трудоемкость обработки.The disadvantage of this method is the use of additional technological means to ensure the rigidity of the product, which significantly increases the auxiliary time for changeover and, as a result, increases the complexity of processing.
Известен способ обработки изделий строганием [Патент РФ № 2282524, МПК: B23D 5/00, опубл. 27.08.2006], который заключается в том, что перед началом обработки производят пространственную ориентацию инструмента в виде резца, включающую ориентацию его продольной оси под углом, близким или равным 90° к обрабатываемой поверхности, расположенной параллельно плоскости расположения координатных осей X, Y, и установку передней поверхности инструмента под заданным исходным углом к поверхности резания, а в процессе обработки осуществляют по заданной программе относительное перемещение обрабатываемого изделия и инструмента, по меньшей мере, по двум ортогональным координатным осям X, Y, при этом упомянутое относительное перемещение осуществляют по заданной траектории, а при изменении направления проекции вектора V мгновенной скорости относительного перемещения инструмента на плоскость расположения упомянутых координатных осей Х и Y изменяют пространственное положение передней поверхности инструмента относительно ее предыдущего положения таким образом, чтобы при прохождении любой точки упомянутой траектории перемещения эта передняя поверхность оставалась под тем же заданным исходным углом, что и перед началом обработки, к плоскости, которая пересекает плоскость расположения координатных осей X, Y и ориентирована параллельно проекции вектора V мгновенной скорости инструмента в этой точке на плоскость расположения упомянутых координатных осей X, Y, для чего осуществляют поворот по угловой координате С обрабатываемого изделия и/или инструмента вокруг соответствующих осей, ориентированных по нормали к плоскости расположения координатных осей X, Y и проходящих через одну из вершин инструмента, отличающийся тем, что в конце каждого прохода инструмента осуществляют его разворот на 180° с одновременным смещением соответствующей режущей кромки инструмента в зону снимаемого припуска на величину подачи, исключая при этом взаимодействие режущих кромок инструмента и его задней поверхности с материалом обрабатываемого изделия, после чего производят удаление снимаемого припуска в обратном направлении другой боковой режущей кромкой инструмента.There is a known method for processing products by planing [RF Patent No. 2282524, IPC: B23D 5/00, publ. 08.27.2006], which consists in the fact that before starting processing, the spatial orientation of the tool in the form of a cutter is carried out, including the orientation of its longitudinal axis at an angle close to or equal to 90° to the surface being processed, located parallel to the plane of location of the coordinate axes X, Y, and installation of the front surface of the tool at a given initial angle to the cutting surface, and during the processing process, relative movement of the workpiece and tool is carried out according to a given program, along at least two orthogonal coordinate axes X, Y, while the said relative movement is carried out along a given trajectory, and when changing the direction of the projection of the vector V of the instantaneous speed of the relative movement of the tool onto the plane of location of the mentioned coordinate axes X and Y, the spatial position of the front surface of the tool is changed relative to its previous position so that when passing any point of the said movement path, this front surface remains under the same specified the initial angle, as before the start of processing, to the plane that intersects the plane of location of the coordinate axes X, Y and is oriented parallel to the projection of the vector V of the instantaneous speed of the tool at this point onto the plane of location of the mentioned coordinate axes X, Y, for which a rotation is performed along the angular coordinate From the workpiece and/or tool around the corresponding axes, oriented normal to the plane of location of the coordinate axes X, Y and passing through one of the vertices of the tool, characterized in that at the end of each pass of the tool it is rotated 180° with simultaneous displacement of the corresponding cutting edge the edges of the tool into the area of the allowance to be removed by the feed amount, excluding the interaction of the cutting edges of the tool and its rear surface with the material of the workpiece, after which the allowance to be removed is removed in the opposite direction with the other side cutting edge of the tool.
Недостатком этого способа является ограничение возможности лезвийной обработки нелинейной поверхности только профильными кривыми параллельных сечений без учета направления наибольшей жесткости тонкостенной заготовки.The disadvantage of this method is the limitation of the possibility of blade processing of a nonlinear surface only by profile curves of parallel sections without taking into account the direction of the greatest rigidity of the thin-walled workpiece.
Известен строгальный резец [Патент РФ № 193474, МПК: B23D 13/00, опубл. 30.10.2019], который является проходным изогнутым правым прямоугольного сечения для обработки бронзовых плит, строгальный резец выполнен составным и включает хвостовик и режущую часть с плоской формой передней поверхности и с заборной частью слева от главной режущей кромки на виде сверху, с шириной 58-61 мм, с шириной заборной кромки b1=9-11 мм и радиусом заборной кромки Rзаб=2,0 мм, задним углом на заборной кромке резца αз=17-19° и задним углом на корпусе резца αзк=19-21°, при этом он имеет главный задний угол α=7-11°, передний угол на главной режущей кромке резца γ=24-30° и радиус вершины резца R=3-5 мм, при этом по задней поверхности режущей части посредством доводки абразивной пастой на чугунном диске выполнена фаска.A planing cutter is known [RF Patent No. 193474, IPC: B23D 13/00, publ. 10/30/2019], which is a pass-through curved right-handed rectangular cross-section for processing bronze plates, the planing cutter is made as a composite and includes a shank and a cutting part with a flat front surface shape and a fence part to the left of the main cutting edge in the top view, with a width of 58-61 mm, with the width of the fence edge b1=9-11 mm and the radius of the fence edge Rzab=2.0 mm, the clearance angle on the fence edge of the cutter αз=17-19° and the clearance angle on the cutter body αзк=19-21°, while it has a main relief angle α=7-11°, a rake angle at the main cutting edge of the cutter γ=24-30° and a radius of the cutter tip R=3-5 mm, while along the rear surface of the cutting part by finishing with abrasive paste on a cast iron disk chamfered.
Недостатком этой полезной модели является ограничение возможности лезвийной обработки нелинейных поверхностей, а для восстановления режущих свойств после износа необходимо проводить заточку инструмента, что существенно увеличивает вспомогательное время на переналадку и, как следствие, повышает трудоемкость обработки.The disadvantage of this useful model is the limited possibility of blade processing of nonlinear surfaces, and to restore cutting properties after wear, it is necessary to sharpen the tool, which significantly increases the auxiliary time for readjustment and, as a result, increases the complexity of processing.
Наиболее близким к заявляемому инструменту является роторная режущая головка [Патент РФ № 2368464, МПК: B23B 27/12, опубл. 27.12.2005], которая содержит корпус и ось с круглым рабочим элементом в виде режущей пластины, установленном в корпусе на радиально-упорных конических подшипниках с выступающими буртами на наружной обойме, которые установлены с упором буртов в противоположные торцы полого корпуса и обращены друг к другу малыми диаметрами беговых дорожек.The closest to the claimed tool is a rotary cutting head [RF Patent No. 2368464, IPC: B23B 27/12, publ. 12.27.2005], which contains a housing and an axis with a round working element in the form of a cutting plate, installed in the housing on angular contact tapered bearings with protruding shoulders on the outer race, which are installed with the shoulders resting on opposite ends of the hollow body and facing each other small diameter treadmills.
Существенным недостатком этого инструмента является сложность конструкции, что приводит к значительному повышению трудоемкости его изготовления и ремонта. Закрепление круговой режущей пластины осуществляется с помощью гайки, которая выступает за пределы инструмента, что значительно ограничивает рабочую зону инструмента.A significant disadvantage of this tool is the complexity of its design, which leads to a significant increase in the labor intensity of its manufacture and repair. The circular cutting insert is secured using a nut that protrudes beyond the tool, which significantly limits the working area of the tool.
Задача изобретения - повышение производительности, качества и точности обработки.The objective of the invention is to increase productivity, quality and accuracy of processing.
Технический результат - повышение эффективности обработки за счет повышения производительности, снижения влияния динамического воздействия на обрабатываемое изделие и обеспечения действия суммарной силы резания вдоль направления наибольшей жесткости заготовки.The technical result is an increase in processing efficiency by increasing productivity, reducing the influence of dynamic impact on the workpiece and ensuring the action of the total cutting force along the direction of the greatest rigidity of the workpiece.
Поставленная задача решается и технический результат достигается способом объемного строгания нелинейных поверхностей тонкостенных деталей, включающим в себя обработку поперечными и продольными строками на пятикоординатных обрабатывающих станках с числовым программным управлением, таким образом, чтобы суммарная сила резания была направлена вдоль направления наибольшей жесткости детали, для чего осуществляют поворот осей станка и сохраняют угол резания режущего инструмента на всем пути обработки (90°±0,5°).The problem is solved and the technical result is achieved by the method of volumetric planing of nonlinear surfaces of thin-walled parts, including processing with transverse and longitudinal lines on five-axis processing machines with numerical control, so that the total cutting force is directed along the direction of the greatest rigidity of the part, for which they carry out rotation of the machine axes and maintain the cutting angle of the cutting tool throughout the entire processing path (90°±0.5°).
Поставленная задача решается и технический результат достигается также инструментом для обработки нелинейных поверхностей тонкостенных деталей продольными строками на пятикоординатных обрабатывающих станках с числовым программным управлением, содержащим корпус с установленным в нем круглым рабочим элементом в виде режущей пластины, отличающимся тем, что круглый рабочий элемент установлен соосно с основным корпусом и закреплен в корпусе посредством винта.The stated problem is solved and the technical result is also achieved by a tool for processing nonlinear surfaces of thin-walled parts with longitudinal lines on five-axis processing machines with numerical control, containing a housing with a round working element installed in it in the form of a cutting plate, characterized in that the round working element is installed coaxially with main body and secured in the body with a screw.
Сущность изобретения поясняется чертежами.The essence of the invention is illustrated by drawings.
На фиг. 1 изображен общий вид инструмента для объемного строгания нелинейных поверхностей тонкостенных деталей продольными строками, на фиг. 2 представлена принципиальная схема объемного строгания нелинейных поверхностей тонкостенных деталей поперечными строками, на фиг. 3 представлена принципиальная схема объемного строгания нелинейных поверхностей тонкостенных деталей продольными строками, на фиг. 4 представлена схема распределения сил резания при объемном строгании, на фиг. 5 представлена схема распределения сил резания при фрезеровании, на фиг. 6 представлено произвольное перо лопатки с геометрическими характеристиками.In fig. 1 shows a general view of a tool for volumetric planing of nonlinear surfaces of thin-walled parts using longitudinal lines; Fig. 2 shows a schematic diagram of volumetric planing of nonlinear surfaces of thin-walled parts with transverse lines; Fig. Figure 3 shows a schematic diagram of volumetric planing of nonlinear surfaces of thin-walled parts using longitudinal lines; FIG. Figure 4 shows a diagram of the distribution of cutting forces during volumetric planing; Fig. 5 shows a diagram of the distribution of cutting forces during milling; Fig. Figure 6 shows an arbitrary blade blade with geometric characteristics.
Инструмент для объемного строгания (фиг. 1) содержит корпус инструмента 1, в котором закреплен рабочий элемент в виде режущей пластины 2 с помощью винта 3. Такое крепление рабочего элемента не ограничивает угол наклона режущего инструмента, что позволяет увеличить рабочую зону инструмента и осуществлять обработку продольными строками с постепенным поворотом инструмента/детали на угол λ для сохранения постоянного угла резания.The tool for volumetric planing (Fig. 1) contains a tool body 1, in which a working element in the form of a cutting plate 2 is fixed using a screw 3. This fastening of the working element does not limit the angle of inclination of the cutting tool, which allows you to increase the working area of the tool and carry out processing with longitudinal lines with gradual rotation of the tool/workpiece by an angle λ to maintain a constant cutting angle.
На схеме (фиг. 2) показана фреза 4, которая перемещается вдоль профиля произвольного пера лопатки 5 поперечными строками с постепенным поворотом инструмента/детали на угол λ для сохранения постоянного угла резания.The diagram (Fig. 2) shows a cutter 4, which moves along the profile of an arbitrary blade blade 5 in transverse lines with a gradual rotation of the tool/workpiece by an angle λ to maintain a constant cutting angle.
На схеме (фиг. 3) показана обработка произвольного профиля пера лопатки 5 с помощью инструмента 6 для объемного строгания нелинейных поверхностей тонкостенных деталей продольными строками.The diagram (Fig. 3) shows the processing of an arbitrary blade blade 5 profile using a tool 6 for volumetric planing of nonlinear surfaces of thin-walled parts using longitudinal lines.
Действие сил резания на упругое перемещение заготовки при использовании способа объемного строгания представлено на фигуре 4. Наибольшее значение составляющей силы резания направлено вдоль направления наибольшей жесткости заготовки.The effect of cutting forces on the elastic movement of the workpiece when using the volumetric planing method is presented in Figure 4. The largest value of the cutting force component is directed along the direction of the greatest rigidity of the workpiece.
Расчет результирующей силы резания при строгании производился по формуле (Кишуров В.М., Криони Н.К., Постнов В.В., Черников П.П. Резание материалов. Режущий инструмент. 3-е изд., перераб и доп. - М.: Машиностроение, 2009. - 492 с.):The calculation of the resulting cutting force during planing was carried out according to the formula (Kishurov V.M., Krioni N.K., Postnov V.V., Chernikov P.P. Cutting materials. Cutting tools. 3rd ed., revised and additional - M.: Mechanical Engineering, 2009. - 492 pp.):
где, P - результирующая сила резания;where, P is the resulting cutting force;
Cp, Kp, x, y, z - коэффициент и показатели степени, характеризующие материал, инструмент и характер обработки;C p , K p , x, y, z - coefficient and exponents characterizing the material, tool and nature of processing;
B - ширина срезаемого слоя;B - width of the cut layer;
t - глубина срезаемого слоя;t - depth of the cut layer;
Vстр - скорость строгания.V str - planing speed.
Для сравнения на фиг.5 показано действие сил резания на упругое перемещение заготовки при фрезеровании.For comparison, Fig. 5 shows the effect of cutting forces on the elastic movement of the workpiece during milling.
Расчет результирующей силы резания при фрезеровании производился по формуле:The resulting cutting force during milling was calculated using the formula:
где, P - результирующая сила резания;where, P is the resulting cutting force;
Cp, Kmp, x, y, z - коэффициент и показатели степени, характеризующие материал, инструмент и характер обработки;C p , K mp, x, y, z - coefficient and exponents characterizing the material, tool and nature of processing;
Sz - величина срезаемого слоя одним зубом фрезы;S z - the size of the cut layer with one tooth of the cutter;
t - глубина срезаемого слоя;t - depth of the cut layer;
D - диаметр фрезы;D - cutter diameter;
B - ширина срезаемого слоя;B - width of the cut layer;
n - число оборотов фрезы в минуту.n is the number of revolutions of the cutter per minute.
Разложение результирующей силы резания, как для строгания, так и для фрезерования приобретает следующий вид:The decomposition of the resulting cutting force, both for planing and milling, takes the following form:
При строгании на упругие перемещения заготовки оказывает влияние только радиальная составляющая силы резания P y . При фрезеровании на упругие перемещения заготовки оказывают влияние радиальная P y и тангенциальная P z составляющие силы резания. Для определения степени воздействия сил P z и P y на упругие перемещения заготовки при фрезеровании производился расчет по формуле:When planing, the elastic movements of the workpiece are influenced only by the radial component of the cutting force P y . During milling, the elastic movements of the workpiece are influenced by the radial P y and tangential P z components of the cutting force. To determine the degree of influence of the forces P z and P y on the elastic movements of the workpiece during milling, a calculation was made using the formula:
Была проведена обработка произвольного пера лопатки (фиг. 6) способом объемного строгания и фрезерованием. Значения величин технологических параметров обработки:An arbitrary blade blade (Fig. 6) was processed by volumetric planing and milling. Values of technological processing parameters:
1. Объемное строгание.1. Volumetric planing.
Vстр = 3 м/мин;V str = 3 m/min;
t= 0,1 мм;t= 0.1 mm;
B=0,1 мм;B=0.1 mm;
R = 20,35 Н;R = 20.35 N;
T = 10,9 мин;T = 10.9 min;
Δ = 0,023 мм;Δ = 0.023 mm;
Ra = 1,641 мкм.Ra = 1.641 µm.
2. Фрезерование2. Milling
Vфр = 80 м/мин;V fr = 80 m/min;
Sz = 0,1 мм/зуб;S z = 0.1 mm/tooth;
Sмин = 220 мм/мин;S min = 220 mm/min;
t= 0,1 мм;t= 0.1 mm;
B=0,1 мм;B=0.1 mm;
D = 24 мм;D = 24 mm;
R = 27,35Н;R = 27.35N;
Δ = 0,031 мм;Δ = 0.031 mm;
T = 53,1 мин;T = 53.1 min;
Ra = 4,598 мкм.Ra = 4.598 µm.
Где, Vстр - скорость строгания;Where, V str - planing speed;
Vфр - скорость фрезерования;V fr - milling speed;
Sмин - минутная подача фрезы;S min - minute feed of the cutter;
Sz - величина срезаемого слоя одним зубом;S z - the size of the cut layer with one tooth;
t - глубина срезаемого слоя;t - depth of the cut layer;
B - ширина срезаемого слоя;B - width of the cut layer;
D - диаметр фрезы;D - cutter diameter;
R - усилие работающее на отгиб нежесткого профиля детали;R is the force working to bend the non-rigid profile of the part;
Δ - погрешность формы обработанной детали, обусловленная нежестким отгибом под действием сил резания;Δ is the error in the shape of the machined part, caused by a non-rigid bend under the action of cutting forces;
T - время затрачиваемое на обработку;T - time spent on processing;
Ra - среднеарифметическое отклонение профиляRa - arithmetic mean deviation of the profile
Как следует из представленных примеров при обработке согласно заявленному способу с использованием предложенного инструмента производительность обработки (T) выросла в 5 раз, воздействие сил резания на отгиб нежесткого профиля детали уменьшилось на 25%, а качество обработанной поверхности лучше в 2,8 раза по сравнению с обработкой фрезерованием.As follows from the presented examples, when processing according to the claimed method using the proposed tool, the processing productivity (T) increased by 5 times, the impact of cutting forces on the bend of the non-rigid profile of the part decreased by 25%, and the quality of the machined surface was 2.8 times better compared to milling processing.
Таким образом, заявляемое изобретение повышает производительность обработки, качество и точность обработанной поверхности за счет повышения минутной подачи обработки, снижения влияний динамического воздействия и обеспечения действия суммарной силы резания вдоль направления наибольшей жесткости заготовки.Thus, the claimed invention increases processing productivity, quality and accuracy of the machined surface by increasing the minute feed rate of processing, reducing the effects of dynamic impact and ensuring the action of the total cutting force along the direction of the greatest rigidity of the workpiece.
Claims (2)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2818545C1 true RU2818545C1 (en) | 2024-05-02 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE901616C (en) * | 1943-11-09 | 1954-01-14 | Siemens Ag | Tool for machining, especially with an inserted hard metal cutting edge |
| GB734462A (en) * | 1952-07-15 | 1955-08-03 | Hell Rudolf | Method of and apparatus for electro-mechanically producing printing formes from lineoriginals |
| SU583874A1 (en) * | 1971-07-21 | 1977-12-15 | Уральский научно-исследовательский институт трубной промышленности | Planing tool |
| RU2368464C2 (en) * | 2005-12-27 | 2009-09-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Калининградский государственный технический университет" | Rotor-type cutter head |
| RU193474U1 (en) * | 2019-05-06 | 2019-10-30 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Planer |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE901616C (en) * | 1943-11-09 | 1954-01-14 | Siemens Ag | Tool for machining, especially with an inserted hard metal cutting edge |
| GB734462A (en) * | 1952-07-15 | 1955-08-03 | Hell Rudolf | Method of and apparatus for electro-mechanically producing printing formes from lineoriginals |
| SU583874A1 (en) * | 1971-07-21 | 1977-12-15 | Уральский научно-исследовательский институт трубной промышленности | Planing tool |
| RU2368464C2 (en) * | 2005-12-27 | 2009-09-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Калининградский государственный технический университет" | Rotor-type cutter head |
| RU193474U1 (en) * | 2019-05-06 | 2019-10-30 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Planer |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1792680B1 (en) | Method for machining components of turbine engines | |
| US20120124834A1 (en) | Method for manufacturing a forged part with adaptive polishing | |
| EP2628568B1 (en) | Titanium aluminide article with improved surface finish | |
| US20100025233A1 (en) | Method and apparatus for forming by electrochemical material removal | |
| US20150081074A1 (en) | Method for machining the trailing edge of a turbine engine blade | |
| CN102107295A (en) | Milling method for ternary impeller with large diameter | |
| CN113547156B (en) | Three-dimensional special-shaped reducing turbine shaft conical surface body turning and milling composite precise mirror surface machining method | |
| Gdula | Adaptive method of 5-axis milling of sculptured surfaces elements with a curved line contour | |
| Gusev et al. | Dynamics of stock removal in profile milling process by shaped tool | |
| Fomin | Microgeometry of surfaces after profile milling with the use of automatic cutting control system | |
| US5876155A (en) | Method of eliminating chatter in plunge cutting with cutters at different diameters and depths | |
| RU2429949C1 (en) | Procedure for processing mono-wheel | |
| RU2818545C1 (en) | Method of planing nonlinear surfaces of thin-walled parts of bladed machines and tool for its implementation | |
| RU2482940C1 (en) | Method of machining gas turbine engine blisk | |
| RU2648174C1 (en) | Method of treatment of a radial end groove on the parts of a gas turbine engine (options) | |
| JP2021094690A (en) | Method for manufacturing thin-walled part | |
| RU2689476C1 (en) | Method of blades of gas turbine blisk blades processing | |
| Zhu et al. | Process analysis and parameter optimization of five axis NC machine for machining complex curved surface impellers | |
| RU2476296C2 (en) | Method of machining part blank with grooves | |
| RU2625860C1 (en) | Method of manufacture of integrally-machined rotor of gas turbine engine | |
| RU2688987C1 (en) | Method for production of low-rigid blades of rotors at single-support fixation on cnc machines | |
| CN114043169A (en) | Micro-stress composite machining method for mortise of turbine disc of aircraft engine | |
| RU2615387C2 (en) | Method of blanks surface milling and processing centre for implementation thereof | |
| CN108762080B (en) | Four-axis rough machining axial flow type blisk cutter bottom edge cutting evaluation and feeding speed optimization method | |
| JP2000503603A (en) | Multiple milling of crankshaft |