RU2822587C2 - Method of making threaded part by vortex milling - Google Patents
Method of making threaded part by vortex milling Download PDFInfo
- Publication number
- RU2822587C2 RU2822587C2 RU2023105896A RU2023105896A RU2822587C2 RU 2822587 C2 RU2822587 C2 RU 2822587C2 RU 2023105896 A RU2023105896 A RU 2023105896A RU 2023105896 A RU2023105896 A RU 2023105896A RU 2822587 C2 RU2822587 C2 RU 2822587C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cutter
- model
- milling
- cutting
- movement
- Prior art date
Links
- 238000003801 milling Methods 0.000 title claims abstract description 56
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 4
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims abstract description 93
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 41
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 29
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 46
- 238000012876 topography Methods 0.000 claims description 43
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 10
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 14
- 238000003754 machining Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 17
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 14
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000007514 turning Methods 0.000 description 1
- 238000012418 validation experiment Methods 0.000 description 1
Abstract
Description
Область техники Technical field
Настоящее изобретение относится к технической области механического производства и обработки, и более конкретно относится к способу прогнозирования рельефа поверхности детали с резьбой при вихревом фрезеровании.The present invention relates to the technical field of mechanical manufacturing and processing, and more particularly relates to a method for predicting the surface topography of a threaded part during whirlwind milling.
Уровень техники State of the art
В процессе фрезерования металла контроль рельефа поверхности детали является важной проблемой при механической обработке, поскольку он оказывает важное влияние на конечные эксплуатационные характеристики обрабатываемой детали, такие как сопротивление усталости, поверхностное трение и износ. Кроме того, рельеф поверхности обрабатываемой детали также влияет на характеристики контакта и передачи детали с резьбой с шариком в процессе использования. Следовательно, необходимо изучить рельеф поверхности детали в процессе сухого резьбового ротационного фрезерования.In the metal milling process, controlling the surface topography of the workpiece is an important issue in machining because it has an important impact on the final performance characteristics of the workpiece, such as fatigue resistance, skin friction and wear. In addition, the surface topography of the workpiece also affects the contact and transmission characteristics of the ball threaded part during use. Therefore, it is necessary to study the surface topography of the part during the dry thread rotary milling process.
В настоящее время метод прогнозирования рельефа поверхности детали для обработки фрезерованием частично изучен, но исследование в основном сосредоточено на точении, фрезеровании и шлифовании. В отличие от традиционного режима обработки, процесс сухого резьбового вихревого фрезерования является сложным по сравнению с процессом сухого резьбового ротационного фрезерования, имеет сложные динамические характеристики резки, такие как прерывистое формирование нескольких кромок, и требует учета относительного перемещения контакта нескольких инструментов с деталью и изменения толщины недеформированной стружки, вызванного резки одним инструментом при моделировании рельефа поверхности обработанной детали с резьбой. В настоящее время существует широкий спектр показателей для оценки рельефа поверхности детали, в основном включая остаточную высоту, рифление, шероховатость и текстуру поверхности. Анализ рельефа поверхности детали интуитивно понятен по остаточной высоте поверхности детали и рифлению, которые могут непосредственно отражать изменения вогнутых и выпуклых точек, равномерно распределенных по поверхности детали. Кроме того, остаточная высота поверхности детали и рифление могут повлиять на явление концентрации напряжений в детали в процессе использования, затем снизить эксплуатационные характеристики и время обслуживания детали и даже непосредственно повредить деталь.At present, the surface topography prediction method of a workpiece for milling processing has been partially studied, but the research mainly focuses on turning, milling and grinding. Unlike the traditional processing mode, the dry thread whirlwind milling process is complex compared with the dry thread rotary milling process, has complex dynamic cutting characteristics such as discontinuous formation of multiple edges, and requires taking into account the relative movement of the contact of multiple tools with the workpiece and the change in the undeformed thickness chips caused by cutting with one tool when modeling the surface topography of a machined threaded part. Currently, there is a wide range of indicators for assessing the surface topography of a part, mainly including residual height, knurling, roughness and surface texture. The analysis of the surface topography of a part is intuitively based on the residual height of the part surface and the knurling, which can directly reflect the changes of concave and convex points evenly distributed on the surface of the part. In addition, the residual surface height of the part and the knurling may affect the stress concentration phenomenon of the part during use, then reduce the performance and maintenance time of the part, and even directly damage the part.
Следовательно, прогнозирование рельефа поверхности детали с резьбой при вихревом фрезеровании является актуальной проблемой для специалистов в данной области.Therefore, predicting the surface topography of a threaded part during vortex milling is an urgent problem for specialists in this field.
Сущность изобретения The essence of the invention
Ввиду этого настоящее изобретение обеспечивает способ прогнозирования рельефа поверхности детали с резьбой при вихревом фрезеровании. Рельеф поверхности обрабатываемой детали с резьбой отражается показателями остаточной высоты поверхности детали и рифления, и параметры обработки могут быть предварительно оптимизированы для достижения наилучшей схемы обработки, чтобы улучшить качество обработки при вихревом фрезеровании.In view of this, the present invention provides a method for predicting the surface topography of a threaded part in whirlpool milling. The surface topography of the threaded workpiece is reflected by the residual height of the workpiece surface and the knurling, and the processing parameters can be pre-optimized to achieve the best machining pattern to improve the machining quality of whirlpool milling.
Для реализации вышеуказанной цели в настоящем изобретении используется следующее техническое решение:To achieve the above goal, the present invention uses the following technical solution:
Способ прогнозирования рельефа поверхности детали с резьбой при вихревом фрезеровании, в частности, включает следующие этапы:A method for predicting the surface topography of a threaded part during vortex milling, in particular, includes the following steps:
этап 1: получение процессов фрезерования множества фрез в процессе формирования режущей поверхности детали с резьбой; добавление вспомогательных линий в соответствии с точками контакта между фрезами и деталью; создание модели траектории движения фрезы и модели траектории движения контакта фреза-деталь; и получение координатных точек для описания модели траектории движения фрезы и модели траектории движения контакта фрезы с обрабатываемой деталью и уравнения выражения вспомогательных линий, введенных для описания траектории движения фрезы соответственно;stage 1: obtaining the milling processes of multiple cutters in the process of forming the cutting surface of a threaded part; adding auxiliary lines in accordance with the contact points between the cutters and the part; creating a model of the trajectory of the cutter and a model of the trajectory of the cutter-workpiece contact; and obtaining coordinate points to describe the model of the trajectory of the cutter and the model of the trajectory of the contact of the cutter with the workpiece and the equation for expressing the auxiliary lines introduced to describe the trajectory of the cutter, respectively;
этап 11: процесс создания модели траектории движения фрезы включает в себя: размещение детали в начале системы координатс центральной координатой (0,0), где центрами траекторий движения фрезы n и фрезы (n+1) являются и соответственно; точка пересечения между вспомогательными линиями и окружностью детали или различными траекториями движения фрезы является; и затем уравнения центральных координатных точек траекторий движения фрезы (n+1) и фрезы n выражаются как:stage 11: the process of creating a model of the cutter's trajectory includes: placing the part at the origin of the coordinate system with a central coordinate (0,0), where the centers of the trajectories of movement of cutter n and cutter (n+1) are And respectively; the intersection point between the auxiliary lines and the circumference of the part or the various cutter paths is ; and then the equations of the central coordinate points of the trajectories of movement of the cutter (n+1) and cutter n are expressed as:
(1) (1)
(2) (2)
в формулах e - расстояние между центром детали и центрами траекторий движения фрезы; Δ - начальный угол режущей детали фрезы; - угол поворота детали с момента, когда фреза n начинает надрез в детали, до момента, когда фреза (n+1) начинает надрез в детали; η - угол между соединительной линией от центра траектории движения фрезы (n+1) до начальной точки, в которой фрезу вставляют в деталь, и соединительной линией от центра траектории движения фрезы (n+1) до центральной точки детали, в которой угол η определяется зависимостью тригонометрической функции в процессе резки и выражается как:in the formulas, e is the distance between the center of the part and the centers of the cutter paths; Δ - initial angle of the cutting part of the cutter; - the angle of rotation of the part from the moment when the cutter n starts cutting in the part, until the moment when the cutter (n+1) starts cutting in the part; η is the angle between the connecting line from the center of the cutter path (n+1) to the starting point at which the cutter is inserted into the part, and the connecting line from the center of the cutter path (n+1) to the center point of the part at which the angle η is determined dependence of the trigonometric function during the cutting process and is expressed as:
(3); (3);
в формуле - радиус траектории движения фрезы;in the formula - radius of the cutter movement path;
этап 12: процесс создания модели траектории движения контакта фреза-деталь включает: введение вспомогательных линий для описания траекторий движения фрезы n и фрезы (n+1), где введенные вспомогательные линии и выражены следующим образом:stage 12: the process of creating a model of the trajectory of the cutter-workpiece contact includes: introducing auxiliary lines to describe the trajectories of movement of cutter n and cutter (n+1), where the entered auxiliary lines And expressed as follows:
(4) (4)
(5) (5)
в формулах (,) - координатная точка на вспомогательной линии; - угол поворота режущей головки в процессе резки фрезой n; и - угол поворота детали с момента, когда фреза n начинает надрез в детали, до момента, когда фреза (n+1) начинает надрез в детали;in formulas ( , ) - coordinate point on the auxiliary line; - angle of rotation of the cutting head during cutting with a milling cutter n; And - the angle of rotation of the part from the moment when the cutter n starts cutting in the part, until the moment when the cutter (n+1) starts cutting in the part;
точка пересечения между вспомогательной линией и окружностью детали равна P1; точка пересечения между вспомогательной линией и траекторией движения фрезы (n+1) равна P2; точка пересечения между вспомогательной линией и траекторией движения фрезы n равна P3; точка пересечения между вспомогательной линией и окружностью детали равны P4; а точка пересечения между вспомогательной линией и траекторией движения фрезы n равна P5;intersection point between auxiliary line and the circumference of the part is P1; intersection point between auxiliary line and the trajectory of the cutter (n+1) is equal to P2; intersection point between auxiliary line and the path of movement of the cutter n is equal to P3; intersection point between auxiliary line and the circumference of the part are equal to P4; and the point of intersection between the auxiliary the line and trajectory of the cutter n is equal to P5;
координаты P1 в системе координатвыражаются как:P1 coordinates in the coordinate system are expressed as:
(6); (6);
координаты P2 в системе координатвыражаются как:P2 coordinates in the coordinate system are expressed as:
(7); (7);
координаты P3 в системе координатвыражаются как:P3 coordinates in the coordinate system are expressed as:
(8); (8);
координаты P4 в системе координатвыражаются как:P4 coordinates in the coordinate system are expressed as:
(9); (9);
координаты P5 в системе координатвыражаются как:P5 coordinates in the coordinate system are expressed as:
(10); (10);
в формулах - угол поворота режущей головки в процессе резки фрезой n, выраженный как:in formulas - angle of rotation of the cutting head during cutting with a milling cutter n, expressed as:
(11); (eleven);
в формуле - расстояние от центра траектории движения фрезы n до точки P1, выраженное как:in the formula - distance from center path of cutter n to point P1, expressed as:
(12) (12)
этап 2: создание модели прогнозирования рельефа поверхности детали с резьбой в соответствии со связью модели траектории движения фрезы, модели траектории движения контакта фреза-деталь и фрезы и прогнозирование рельефа поверхности детали с резьбой при вихревом фрезеровании в соответствии с моделью прогнозирования рельефа поверхности детали с резьбой;stage 2: creating a model for predicting the surface topography of a part with threads in accordance with the connection between the model of the cutter's movement trajectory, the model of the movement path of the cutter-part contact and the cutter, and predicting the surface topography of the part with threads during vortex milling in accordance with the model for predicting the surface relief of the part with threads;
шаг 21: вычисление точки пересечения траекторий движения фрезы текущей фрезы и следующей фрезы в соответствии с механизмом формирования контура поверхности детали с резьбой в процессе сухого резьбового ротационного фрезерования и в сочетании с моделью траектории движения фрезы в процессе резки, со следующей формулой расчета:Step 21: Calculate the intersection point of the cutter paths of the current cutter and the next cutter in accordance with the surface contour formation mechanism of the threaded part in the dry thread rotary milling process, and in combination with the cutter path model during the cutting process, with the following calculation formula:
(13) (13)
где точки пересечения траекторий движения фрезы n и фрезы (n+1) ,и являются центрами траекторий движения фрезы n и фрезы (n+1) соответственно;where are the intersection points of the trajectories of movement of the cutter n and the cutter (n+1) , And are the centers of the movement trajectories of cutter n and cutter (n+1), respectively;
этап 22: вычисление расстояния от точки пересечения траекторий движения фрезы текущей фрезы и следующей фрезы до поверхности резьбовой дорожки качения для получения модели прогнозирования остаточной высоты поверхности для вычисления остаточной высоты поверхности детали со следующим выражением:Step 22: Calculate the distance from the intersection point of the cutter paths of the current cutter and the next cutter to the surface of the thread raceway to obtain a residual surface height prediction model to calculate the residual surface height of the part with the following expression:
(14) (14)
где - остаточная высота поверхности детали; и r - внутренний диаметр резьбовой дорожки качения;Where - residual height of the surface of the part; and r is the internal diameter of the threaded raceway;
этап 23: вычисление центров траекторий движения фрезы на основе механизма движения, формирующего фрезерование, вычисление точки пересечения траекторий движения фрезы двух фрез с использованием центров траекторий движения фрезы и в соответствии с моделью траектории движения фрезы и вычисление рифления поверхности резьбовой дорожки качения двух фрез в соответствии с расстоянием между двумя точками пересечения траекторий движения фрезы, образованных тремя соседними рабочими фрезами, где модель прогнозирования рифления поверхности выражается как:step 23: calculating the centers of the cutter paths based on the motion mechanism forming the milling, calculating the intersection point of the cutter paths of two cutters using the centers of the cutter paths and in accordance with the cutter path model, and calculating the knurling of the thread raceway surface of the two cutters in accordance with the distance between two intersection points of the cutter paths formed by three adjacent working cutters, where the surface corrugation prediction model is expressed as:
(15) (15)
(16) (16)
(17) (17)
где является точкой пересечения траекторий движения фрезы (n+1) и фрезы (n+2); является центром траектории движения фрезы (n+2); - рифление; и представляет собой угол закручивания детали с резьбой. Рельеф поверхности детали описывается с двух точек зрения рифления поверхности детали и остаточной высоты, поэтому модель прогнозирования рельефа поверхности состоит из модели прогнозирования рифления поверхности и модели прогнозирования остаточной высоты поверхности.Where is the point of intersection of the trajectories of the cutter (n+1) and the cutter (n+2); is the center of the cutter movement path (n+2); - corrugation; And represents the angle of twist of the threaded part. The surface topography of a part is described from two perspectives of part surface knurling and residual height, so the surface topography prediction model consists of a surface knurling prediction model and a surface residual height prediction model.
В соответствии с вышеуказанным техническим решением, по сравнению с предшествующим уровнем техники, настоящее изобретение раскрывает и обеспечивает способ прогнозирования рельефа поверхности детали с резьбой при вихревом фрезеровании, который определяет соотношение относительных перемещений фрезы n, фрезы (n+1) и детали с резьбой в процессе сухого резьбового ротационного фрезерования, и завершает анализ траекторий резки различных фрез. В соответствии с механизмом формирования рельефа поверхности детали с резьбой устанавливаются модель прогнозирования остаточной высоты поверхности и модель прогнозирования рифления поверхности резьбовой дорожки качения соответственно. Рассмотрено влияние параметров резки, толщины недеформированной стружки, внутреннего и наружного диаметров и угла закручивания резьбы, количества и геометрических размеров фрез и эксцентриситета деталь-фреза на рельеф поверхности резьбовой дорожки качения. Реализуется точное прогнозирование рельефа поверхности детали с резьбой при вихревом фрезеровании.In accordance with the above technical solution, compared with the prior art, the present invention discloses and provides a method for predicting the surface topography of a threaded part in whirlpool milling, which determines the ratio of the relative movements of the cutter n, the cutter (n+1) and the threaded part in the process dry thread rotary milling, and completes the analysis of the cutting paths of various cutters. According to the formation mechanism of the surface relief of a threaded part, a residual surface height prediction model and a thread raceway surface corrugation prediction model are established, respectively. The influence of cutting parameters, thickness of undeformed chips, internal and external diameters and angle of thread twist, number and geometric dimensions of cutters and eccentricity of the cutter part on the surface relief of the threaded raceway is considered. Accurate prediction of the surface topography of a threaded part during vortex milling is realized.
Технический результат заключается в повышении качества обработки деталей с резьбой в процессе вихревого фрезерования.The technical result consists in improving the quality of processing of threaded parts in the process of vortex milling.
Описание чертежейDescription of drawings
Чтобы более четко описать технические решения в вариантах осуществления настоящего изобретения или в предшествующем уровне техники, чертежи, необходимые для использования в описании вариантов осуществления или предшествующего уровня техники, будут просто представлены ниже. Очевидно, чертежи в следующем описании являются просто вариантами осуществления настоящего изобретения, и для обычных специалистов в данной области другие чертежи также могут быть получены в соответствии с предоставленными чертежами без внесения изобретательского труда.In order to more clearly describe the technical solutions in the embodiments of the present invention or in the prior art, the drawings necessary for use in the description of the embodiments or the prior art will simply be presented below. Obviously, the drawings in the following description are merely embodiments of the present invention, and for those of ordinary skill in the art, other drawings can also be obtained in accordance with the provided drawings without introducing any inventive work.
Фиг.1 представляет собой принципиальную схему для анализа относительного перемещения между фрезой и обрабатываемой деталью в процессе резки фрезой (n+1), предусмотренную настоящим изобретением;Fig. 1 is a schematic diagram for analyzing the relative movement between a cutter and a workpiece in a cutting process with a (n+1) cutter provided by the present invention;
Фиг.2 представляет собой увеличенную схему детали А для анализа относительного перемещения между фрезой и обрабатываемой деталью в процессе резки фрезой (n+1), предусмотренном настоящим изобретением;FIG. 2 is an enlarged diagram of part A for analyzing the relative movement between the cutter and the workpiece in the cutting process with the (n+1) cutter provided by the present invention; FIG.
Фиг.3 представляет собой увеличенную принципиальную схему части В для анализа относительного перемещения между фрезой и обрабатываемой деталью в процессе резки фрезой (n+1), предусмотренном настоящим изобретением;Fig. 3 is an enlarged circuit diagram of part B for analyzing the relative movement between the cutter and the workpiece in the cutting process with the (n+1) cutter provided by the present invention;
Фиг.4 представляет собой принципиальную схему механизма формирования рельефа поверхности в процессе сухого резьбового ротационного фрезерования, предусмотренного настоящим изобретением;FIG. 4 is a schematic diagram of the mechanism for forming a surface relief in the dry thread rotary milling process provided by the present invention; FIG.
Фиг.5 представляет собой локальную увеличенную принципиальную схему механизма формирования рельефа поверхности в процессе сухого резьбового ротационного фрезерования, предусмотренного настоящим изобретением;FIG. 5 is a localized enlarged schematic diagram of a surface relief forming mechanism in a dry thread rotary milling process provided by the present invention; FIG.
Фиг.6 представляет собой принципиальную схему профиля поверхности детали в виде спереди, предусмотренную настоящим изобретением;FIG. 6 is a schematic diagram of the surface profile of a part in front view provided by the present invention; FIG.
Фиг.7 представляет собой принципиальную схему рифления поверхности детали и остаточной высоты, обеспечиваемую настоящим изобретением;FIG. 7 is a schematic diagram of the part surface corrugation and residual height provided by the present invention; FIG.
Фиг.8 представляет собой принципиальную схему детали с резьбой, предусмотренную настоящим изобретением;FIG. 8 is a schematic diagram of a threaded part provided by the present invention; FIG.
Фиг.9 представляет собой принципиальную схему влияния скорости резки на рельеф поверхности детали, обеспечиваемую настоящим изобретением;FIG. 9 is a schematic diagram of the effect of cutting speed on the surface topography of a part provided by the present invention; FIG.
Фиг.10 представляет собой принципиальную схему влияния максимальной глубины резки на рельеф поверхности детали, обеспечиваемую настоящим изобретением;FIG. 10 is a schematic diagram of the effect of maximum cutting depth on the surface topography of a part provided by the present invention; FIG.
Фиг.11 представляет собой принципиальную схему влияния количества фрез на рельеф поверхности детали, обеспечиваемую настоящим изобретением.Fig. 11 is a schematic diagram of the effect of the number of cutters on the surface topography of the part provided by the present invention.
Подробное описание Detailed description
Технические решения в вариантах осуществления настоящего изобретения будут четко и полностью описаны ниже в сочетании с чертежами в вариантах осуществления настоящего изобретения. По-видимому, описанные варианты осуществления являются лишь частью вариантов осуществления настоящего изобретения, а не всеми вариантами осуществления. Основываясь на вариантах осуществления в настоящем изобретении, все другие варианты осуществления, полученные обычными специалистами в данной области без участия изобретательского труда, будут относиться к области охраны настоящего изобретения.The technical solutions in the embodiments of the present invention will be clearly and completely described below in conjunction with the drawings in the embodiments of the present invention. It appears that the described embodiments are only a portion of the embodiments of the present invention and not all of the embodiments. Based on the embodiments in the present invention, all other embodiments obtained by those of ordinary skill in the art without the involvement of inventive work will fall within the scope of protection of the present invention.
Варианты осуществления настоящего изобретения раскрывают способ прогнозирования рельефа поверхности детали с резьбой при вихревом фрезеровании, конкретно включающий следующие этапы:Embodiments of the present invention disclose a method for predicting the surface topography of a threaded part in whirlpool milling, specifically comprising the following steps:
S1: Анализируется процесс формирования рельефа поверхности и создается модель рельефа поверхности детали с резьбой. Анализ относительного движения между фрезой и деталью в процессе формирования рельефа поверхности является основой моделирования рельефа поверхности детали с резьбой.S1: The process of surface relief formation is analyzed and a model of the surface relief of a threaded part is created. Analysis of the relative motion between the cutter and the part during the formation of the surface relief is the basis for modeling the surface topography of a threaded part.
На фиг. 1 показана принципиальная схема анализа контакта между фрезой и деталью в процессе формирования поверхности при резке деталей с резьбой. Чтобы облегчить анализ точки контакта между фрезой и обрабатываемой деталью, процессы резки первой стадии резки и второй стадии резки объединены на фиг. 1. На фиг. 1 координата (0,0) является началом системы координат детали; и являются центрами окружностей траекторий движения фрезы n и фрезы (n+1); а точка - это точка пересечения вспомогательной линии с окружностью деали или различными траекториями фрезы. Формирование рельефа поверхности детали в основном вызвано совместной прерывистой резкой несколькими фрезами и относительным движением фрезы и детали. Следовательно, необходимо смоделировать траектории движения фрезы и движение контакта фрезы с обрабатываемой деталью.In fig. Figure 1 shows a schematic diagram of the analysis of contact between the cutter and the workpiece during the surface formation process when cutting threaded parts. To facilitate the analysis of the contact point between the cutter and the workpiece, the cutting processes of the first cutting stage and the second cutting stage are combined in FIG. 1. In FIG. Coordinate 1 (0,0) is the origin of the workpiece coordinate system; And are the centers of the circles of the trajectories of movement of cutter n and cutter (n+1); a point - this is the point of intersection of the auxiliary line with the cutter circle or various cutter trajectories. The formation of the surface relief of a part is mainly caused by the joint intermittent cutting of several cutters and the relative movement of the cutter and the part. Therefore, it is necessary to model the trajectories of the cutter and the contact movement of the cutter with the workpiece.
Уравнения центральной координатной точки траекторий движения фрезы (n+1) и фрезы n представлены следующим образом:The equations of the central coordinate point of the trajectories of movement of the cutter (n+1) and cutter n are presented as follows:
(1) (1)
(2) (2)
В формулах e - расстояние от центра детали до центра траектории фрезы (эксцентриситет); Δ - начальный угол режущей детали фрезы; - угол поворота детали с момента, когда фреза n начинает надрез в детали, до момента, когда фреза (n+1) начинает надрез в детали; η - угол между соединительной линией от центра траектории движения фрезы (n+1) до начальной точки, в которой фрезу вставляют в деталь, и соединительной линией от центра траектории движения фрезы (n+1) до центральной точки детали, в которой угол η определяется зависимостью тригонометрической функции в процессе резки и удовлетворяет следующему уравнению:In the formulas, e is the distance from the center of the part to the center of the cutter path (eccentricity); Δ - initial angle of the cutting part of the cutter; - the angle of rotation of the part from the moment when the cutter n starts cutting in the part, until the moment when the cutter (n+1) starts cutting in the part; η is the angle between the connecting line from the center of the cutter path (n+1) to the starting point at which the cutter is inserted into the part, and the connecting line from the center of the cutter path (n+1) to the center point of the part at which the angle η is determined dependence of the trigonometric function during the cutting process and satisfies the following equation:
(3) (3)
Вспомогательные линии и , представленные на фиг.1, выражаются следующим образом:Auxiliary lines And , presented in figure 1, are expressed as follows:
(4) (4)
(5) (5)
Точка на фиг. 2 - точка пересечения вспомогательной линии с окружностью детали. В системе координатточка пересечения может быть вычислена с помощью набора уравнений (6):Dot in fig. 2 - the point of intersection of the auxiliary line with the circumference of the part. In the coordinate system the intercept point can be calculated using a set of equations (6):
(6); (6);
Точка на фиг. 2 является точкой пересечения между вспомогательной линией и траекторией движения фрезы (n+1) и может быть вычислена с помощью набора уравнений (7):Dot in fig. 2 is the intersection point between the auxiliary line and the trajectory of the cutter (n+1) and can be calculated using a set of equations (7):
(7); (7);
Точка на фиг. 3 является точкой пересечения вспомогательной линии с траекторией движения фрезы n и может быть вычислена с помощью набора уравнений (8):Dot in fig. 3 is the intersection point of the auxiliary line with the cutter movement path n and can be calculated using a set of equations (8):
(8); (8);
Точка на фиг. 3 является точкой пересечения вспомогательной линии с окружностью детали и может быть вычислена с помощью набора уравнений (9):Dot in fig. 3 is the intersection point of the auxiliary line with the circumference of the part and can be calculated using a set of equations (9):
(9); (9);
Точка на фиг. 3 является точкой пересечения вспомогательной линии с траекторией движения фрезы n и может быть вычислена с помощью набора уравнений (10):Dot in fig. 3 is the intersection point of the auxiliary line with the cutter movement path n and can be calculated using a set of equations (10):
(10); (10);
В приведенных выше наборах уравнений - это угол поворота режущей головки в процессе резки фрезы n, который может быть выражен как:In the above sets of equations is the rotation angle of the cutting head during the cutting process of the cutter n, which can be expressed as:
(11); (eleven);
В формуле - расстояние от центра траектории движения фрезы n до точки P1, выраженное следующим уравнением:In the formula - distance from center the path of movement of the cutter n to point P1, expressed by the following equation:
(12); (12);
S2: Создана модель прогнозирования рельефа поверхности.S2: A surface topography prediction model was created.
В процессе фрезерования металла на рельеф поверхности детали влияют ошибки формирования поверхности, вызванные механизмом геометрического перемещения удаляемого материала, ошибки профиля зубьев, вызванные геометрией фрезы, ошибки отскока материала, вызванные свойствами материала детали, и другие случайные ошибки, вызванные износом фрезы и вибрацией при резке. Однако в процессе резки ошибки, вызванные относительным геометрическим формующим движением фрезы и детали в процессе удаления материала, являются наиболее важными и базовыми факторами рельефа поверхности детали. Сначала необходимо проанализировать геометрические ошибки формования, вызванные процессом удаления материала. Следовательно, установленная модель прогнозирования рельефа поверхности детали с резьбой, сформированной сухим резьбовым ротационным фрезерованием, учитывает только влияние относительного геометрического движения фрезы и детали в процессе формования материала детали, а влияние, вызванное другими факторами, такими как деформация экструзии от вибрации фрезы и материала детали, временно не рассматривается.In the metal milling process, the surface topography of the part is affected by surface formation errors caused by the geometric movement mechanism of the material being removed, tooth profile errors caused by the geometry of the cutter, material rebound errors caused by the properties of the workpiece material, and other random errors caused by cutter wear and vibration during cutting. However, in the cutting process, errors caused by the relative geometric forming motion of the cutter and the workpiece during the material removal process are the most important and basic factors in the surface topography of the workpiece. The geometric forming errors caused by the material removal process must first be analyzed. Therefore, the established model for predicting the surface topography of a threaded part formed by dry thread rotary milling only takes into account the influence of the relative geometric motion of the cutter and the part during the molding process of the part material, and the influence caused by other factors, such as extrusion deformation from the vibration of the cutter and the part material, temporarily not considered.
В процессе сухого резьбового ротационного фрезерования, поскольку выступающая часть (формирующая рельеф поверхности детали с резьбой) на детали возникает в результате многокромочной резки, необходимо учитывать относительное контактное движение между фрезой и деталью и сцепление между несколькими фрезами в процессе создания модели прогнозирования рельефа поверхности детали с резьбой. На фиг. 4 показан процесс формирования рельефа поверхности дорожки качения детали с резьбой. Процесс формирования рельефа поверхности резьбовой дорожки качения в основном осуществляется ближе к концу второй стадии резки. Пунктирные окружности на рисунке представляют собой траектории движения фрезы (n-1), фрезы n, фрезы (n+1) и фрезы (n+2). В процессе резки детали множеством фрез окончательно формируется резьбовая деталь, а также формируется рельеф поверхности детали. После резки текущей фрезой и следующей фрезой на поверхности детали образуется приподнятый выступ. Выступы обусловлены траекториями резки различных фрез и геометрическими характеристиками недеформированной стружки. На фиг. 4, точки и являются точками пересечения различных траекторий движения фрезы, где точка является точкой пересечения траекторий движения фрезы n и фрезы (n+1), точка является точкой пересечения траекторий движения фрезы (n+1) и фрезы (n+2), а расстояние между точкой или и поверхностью резьбовой дорожкой качения представляет собой остаточную высоту поверхности детали; и значение остаточной высоты детали зависит от толщины недеформированной стружки, когда фреза собирается выйти из детали.In the thread dry rotary milling process, since the protruding part (forming the surface relief of the threaded part) on the workpiece occurs as a result of multi-edge cutting, it is necessary to consider the relative contact motion between the cutter and the workpiece and the adhesion between multiple cutters in the process of establishing the surface topography prediction model of the threaded part. . In fig. Figure 4 shows the process of forming the surface relief of the raceway of a threaded part. The process of forming the surface relief of the threaded raceway is mainly carried out towards the end of the second cutting stage. The dotted circles in the figure represent the paths of the cutter (n-1), cutter n, cutter (n+1) and cutter (n+2). In the process of cutting a part with many cutters, the threaded part is finally formed, and the surface relief of the part is also formed. After cutting with the current cutter and the next cutter, a raised protrusion is formed on the surface of the part. The protrusions are caused by the cutting paths of various cutters and the geometric characteristics of the undeformed chips. In fig. 4, dots And are the intersection points of different trajectories of the cutter, where the point is the intersection point of the movement trajectories of cutter n and cutter (n+1), point is the intersection point of the trajectories of the cutter (n+1) and the cutter (n+2), and the distance between the point or and the surface of the threaded raceway represents the residual height of the surface of the part; and the value of the residual height of the part depends on the thickness of the undeformed chip when the cutter is about to exit the part.
На фиг. 6 показано распределение рельефа поверхности дорожки качения детали с резьбой. На фиг. 6 показан вид спереди внутреннего кольца дорожки качения детали с резьбой, которая представляет собой проекцию резьбы на ось детали. Контур поверхности резьбовой дорожки качения состоит из множества выступов. Эти выступы являются избыточными частями резьбовой детали из-за траекторий движения двух соседних фрез. В идеальных условиях проекция поверхности дорожки качения детали с резьбой на ось детали представляет собой окружность; а выступы на поверхности резьбовой дорожки качения равномерно распределены по окружности.In fig. Figure 6 shows the distribution of the surface relief of the raceway of a threaded part. In fig. 6 shows a front view of the inner raceway ring of a threaded part, which represents the projection of the thread onto the axis of the part. The surface contour of the threaded raceway consists of a plurality of projections. These projections are redundant parts of the threaded part due to the paths of two adjacent cutters. Under ideal conditions, the projection of the raceway surface of a threaded part onto the axis of the part is a circle; and the projections on the surface of the threaded raceway are evenly distributed around the circumference.
В соответствии с механизмом формирования профиля поверхности детали с резьбой в процессе сухого резьбового ротационного фрезерования и в сочетании с траекторией движения фрезы в процессе резки точка пересечения траекторий движения фрезы n и фрезы (n+1) может быть получена с помощью следующего набора уравнений:According to the mechanism of forming the surface profile of a threaded part in the process of dry thread rotary milling and in combination with the path of the cutter in the cutting process, the point The intersection of the trajectories of cutter n and cutter (n+1) can be obtained using the following set of equations:
(13) (13)
Следовательно, остаточная высота детали может быть получена путем вычисления расстояния между точкой и поверхностью детали в радиальном направлении детали. Расчетное уравнение выглядит следующим образом:Therefore, the residual height details can be obtained by calculating the distance between a point and the surface of the part in the radial direction of the part. The calculation equation is as follows:
(14) (14)
В формуле r - внутренний диаметр резьбовой дорожки качения.In the formula, r is the internal diameter of the threaded raceway.
На фиг. 7 приведена принципиальная схема поверхностного рифления дорожки качения детали с резьбой. Рифление - это расстояние от точки до точки. Точка - это точка пересечения траекторий движения фрезы (n+1) и фрезы (n+2), которая может быть получена с помощью следующих наборов уравнений:In fig. Figure 7 shows a schematic diagram of the surface corrugation of the raceway of a threaded part. Corrugation is the distance from the point to the point . Dot is the intersection point of the cutter (n+1) and cutter (n+2) trajectories, which can be obtained using the following sets of equations:
(15) (15)
В формулах координатная точка представляет собой центр траектории движения фрезы (n+2); и, основываясь на анализе механизма движения формирования резки, может быть выражена как:In formulas, the coordinate point represents the center of the cutter movement path (n+2); and based on the analysis of the movement mechanism of cutting formation, can be expressed as:
(16) (16)
Рифление поверхности детали может быть выражено как:Corrugation surface of the part can be expressed as:
(17) (17)
В формуле - угол закручивания детали с резьбой.In the formula - angle of twist of the threaded part.
Варианты осуществленияEmbodiments
Тест осуществляет проверку того, что прогнозируемые значения рельефа поверхности (включая остаточную высоту и рифление) дорожки качения детали с резьбой соответствуют экспериментальным значениям при различных технологических параметрах в процессе сухого резьбового ротационного фрезерования.The test verifies that the predicted surface topography values (including residual height and knurling) of the raceway of a threaded part correspond to experimental values under various process parameters in a dry thread rotary milling process.
По сравнению с теоретическими значениями экспериментальные значения остаточной высоты резьбовой дорожки качения детали больше, а экспериментальное значение рифления меньше. Основной причиной этого явления является пластическая деформация поверхности вновь сформированной детали под действием силы резки фрезы. Следовательно, после сухого ротационного фрезерования выступающая часть на детали с резьбой увеличивается в радиальном направлении детали (увеличивается остаточная высота) и уменьшается в тангенциальном направлении детали (уменьшается рифление). Достоверность и точность модели рельефа поверхности, созданной в процессе сухого резьбового ротационного фрезерования, могут быть проверены с помощью результатов сравнения и анализа погрешностей теоретических значений и экспериментальных значений.Compared with the theoretical values, the experimental values of the residual height of the threaded raceway of the part are larger, and the experimental knurling value is smaller. The main reason for this phenomenon is the plastic deformation of the surface of the newly formed part under the action of the cutting force of the cutter. Therefore, after dry rotary milling, the protrusion on a threaded part increases in the radial direction of the part (increases the residual height) and decreases in the tangential direction of the part (reduces knurling). The validity and accuracy of the surface topography model generated by the dry thread rotary milling process can be verified through comparison results and error analysis of theoretical values and experimental values.
Экспериментальная проверка рельефа поверхности резьбовой детали при различных параметрах процесса проводится на ротационно-фрезерном станке с ЧПУ “HJ092×80”. Материалом детали, использованным в экспериментах, является AISI52100, а диапазон твердости составляет 63-65hrc. Геометрические параметры детали с резьбой приведены в таблице 1.Experimental testing of the surface topography of a threaded part under various process parameters is carried out on a CNC rotary milling machine “HJ092×80”. The part material used in the experiments is AISI52100, and the hardness range is 63-65hrc. The geometric parameters of the threaded part are given in Table 1.
Таблица 1 Геометрические параметры деталиTable 1 Geometric parameters of the part
Принципиальная схема детали с резьбой после обработки показана на фиг. 8. Режущим материалом, установленным на режущей головке, является печатная плата, при этом геометрические параметры используемой фрезы показаны в таблице 2.A schematic diagram of a threaded part after processing is shown in Fig. 8. The cutting material installed on the cutting head is a printed circuit board, and the geometric parameters of the cutter used are shown in Table 2.
Таблица 2 Геометрические параметры фрезыTable 2 Geometric parameters of the cutter
Кроме того, чтобы исключить влияние износа фрезы на экспериментальные значения, в каждом наборе условий резки используется новая фреза. Эксперименты по сухому резьбовому ротационному фрезерованию проводятся при скоростях резки 60 м/мин, 100 м/мин, 140 м/мин и 180 м/мин. Количество выбранных фрез равно 2, 3, 4 и 6; а максимальная используемая глубина резки составляет 0,04 мм, 0,06 мм, 0,08 мм и 0,1 мм соответственно. Условия резки, использованные в эксперименте по проверке модели, показаны в таблице 3.In addition, to eliminate the influence of cutter wear on the experimental values, a new cutter is used in each set of cutting conditions. Dry thread rotary milling experiments are carried out at cutting speeds of 60 m/min, 100 m/min, 140 m/min and 180 m/min. The number of cutters selected is 2, 3, 4 and 6; and the maximum usable cutting depths are 0.04mm, 0.06mm, 0.08mm and 0.1mm respectively. The cutting conditions used in the model validation experiment are shown in Table 3.
Таблица 3 Условия резки в экспериментах по сухому резьбовому ротационному фрезерованию Table 3 Cutting conditions in dry thread rotary milling experiments
резкиQuantity
cutting
Глубина резки равна толщине недеформированной стружки. В процессе прерывистой резки детали с резьбой мгновенное изменение глубины резки отражается на толщине недеформированной стружки. При настройке параметров процесса, как правило, задается только максимальная глубина резки.The cutting depth is equal to the thickness of the undeformed chip. During interrupted cutting of a threaded part, the instantaneous change in cutting depth is reflected in the thickness of the undeformed chip. When setting process parameters, as a rule, only the maximum cutting depth is set.
Рельеф поверхности (включая остаточную высоту и рифление поверхности детали) детали с резьбой измеряется многофункциональным фрикционным прибором MFT-5000 производства компании Rtec. Измерительное оборудование интегрировано с 3D-оптическим профилометром, который можно использовать для измерения профиля поверхности объектов. При измерении рельефа дорожки качения на детали площадь обзора резьбовой дорожки качения увеличивается в 10 раз с помощью объектива с интерференцией белого света. Деталь с резьбой измеряется в трех равноудаленных положениях по окружности, и среднее значение трех измеренных значений берется в качестве конечного экспериментального результата остаточной высоты детали и рифления. Результаты, измеренные многофункциональным фрикционным прибором MFT-5000, представляют собой графическую информацию, которую необходимо преобразовать в цифровую с помощью программного обеспечения для анализа Gwyddion, и, наконец, получить конкретные измеренные значения остаточной высоты и рифления.The surface relief (including residual height and part surface corrugation) of a threaded part is measured by the MFT-5000 multifunctional friction instrument manufactured by Rtec. The measuring equipment is integrated with a 3D optical profilometer, which can be used to measure the surface profile of objects. When measuring the raceway topography on a part, the viewing area of the thread raceway is increased by 10 times using a white light interference lens. The threaded part is measured at three equidistant positions around the circumference, and the average of the three measured values is taken as the final experimental result of the part's residual height and groove. The results measured by the MFT-5000 multi-function friction tool provide graphical information that needs to be converted into digital information using Gwyddion analysis software, and finally obtain the specific measured values of residual height and knurling.
Верхнее отклонение измеренного значения остаточной высоты детали с резьбой вдоль трех равноудаленных положений окружности находится в пределах 0,10, а нижнее отклонение - в пределах 0,08. Стандартное отклонение удерживается в пределах 0,07. Основываясь на анализе отклонения и стандартного отклонения измеренного значения остаточной высоты и погрешности измеренного значения остаточной высоты детали с резьбой, можно видеть, что колебание множества измеренных значений остаточной высоты невелико.The upper deviation of the measured value of the residual height of a threaded part along three equidistant positions of the circle is within 0.10, and the lower deviation is within 0.08. The standard deviation is kept within 0.07. Based on the analysis of the deviation and standard deviation of the measured value of the residual height and the error of the measured value of the residual height of the threaded part, it can be seen that the fluctuation of the plurality of measured values of the residual height is small.
Верхнее отклонение измеренного значения рифления детали с резьбой по трем равноудаленным положениям окружности находится в пределах 0,45, а нижнее отклонение - в пределах 0,37. Стандартное отклонение сохраняется в пределах 0,32. Основываясь на анализе отклонения и стандартного отклонения измеренного значения рифления и погрешности измеренного значения рифления детали с резьбой, можно видеть, что колебания нескольких измеренных значений рифления невелики.The upper deviation of the measured value of the knurling of a threaded part at three equidistant positions of the circle is within 0.45, and the lower deviation is within 0.37. The standard deviation is kept within 0.32. Based on the analysis of the deviation and standard deviation of the measured knurling value and the error of the measured knurling value of the threaded part, it can be seen that the fluctuation of several measured knurling values is small.
Путем усреднения остаточной высоты и рифления трех точек измерения окончательно получаются экспериментальные значения рельефа поверхности детали. Прогнозируемые значения и экспериментальные значения рельефа поверхности резьбовой дорожки качения (включая остаточную высоту и рифление) детали при сухом резьбовом ротационном фрезеровании при различных параметрах процесса показаны в таблице 4.By averaging the residual height and knurling of the three measurement points, the experimental values of the surface topography of the part are finally obtained. The predicted values and experimental values of the thread raceway surface topography (including residual height and knurling) of the workpiece in dry thread rotary milling under various process parameters are shown in Table 4.
Таблица 4 Теоретические значения и экспериментальные значения остаточной высоты и рифления поверхности деталиTable 4 Theoretical values and experimental values of the residual height and corrugation of the surface of the part
(%)
(%)
(%)
(%)
Прогнозируемые погрешности остаточной высоты и рифления дорожки качения детали с резьбой могут быть рассчитаны по следующим формулам. Где и являются относительными погрешностями остаточной высоты и рифления соответственно; и являются экспериментальными значениями остаточной высоты и рифления соответственно; и являются теоретически рассчитанными значениями остаточной высоты и рифления соответственно.The predicted errors in the residual height and raceway groove of a threaded part can be calculated using the following formulas. Where And are the relative errors of the residual height and corrugation, respectively; And are the experimental values of residual height and corrugation, respectively; And are theoretically calculated values of residual height and groove respectively.
(18) (18)
(19) (19)
Результаты расчета относительной погрешности показывают, что (как показано в таблице 4) теоретически предсказанные значения остаточной высоты и рифления согласуются с экспериментальными значениями. При 12 наборах параметров резки относительная погрешность теоретически прогнозируемого значения остаточной высоты составляет не менее 0,86% и не более 10,73%. Относительная погрешность прогнозируемого значения рифления составляет не менее 1,70% и не более 6,54% соответственно. Относительные погрешности теоретически прогнозируемых значений остаточной высоты и рифления контролируются в пределах 11% и 7% соответственно. Результаты сравнения теоретических значений с экспериментальными значениями и результаты анализа ошибок подтверждают достоверность и точность модели прогнозирования рельефа поверхности детали с резьбой, созданной в процессе сухого резьбового ротационного фрезерования. Из таблицы 4 видно, что экспериментальное значение остаточной высоты дорожки качения детали с резьбой больше теоретического значения, а экспериментальное значение рифления меньше теоретического значения. Основной причиной этого явления является пластическая деформация поверхности вновь сформированной детали под действием силы резки фрезы. Следовательно, после сухого ротационного фрезерования выступающая часть на детали с резьбой увеличивается в радиальном направлении детали (увеличивается остаточная высота) и уменьшается в тангенциальном направлении детали (уменьшается рифление).The results of the relative error calculation show that (as shown in Table 4) the theoretically predicted values of residual height and corrugation are consistent with the experimental values. With 12 sets of cutting parameters, the relative error of the theoretically predicted residual height value is no less than 0.86% and no more than 10.73%. The relative error of the predicted corrugation value is no less than 1.70% and no more than 6.54%, respectively. The relative errors of the theoretically predicted values of residual height and corrugation are controlled within 11% and 7%, respectively. The results of comparing theoretical values with experimental values and error analysis results confirm the reliability and accuracy of the model for predicting the surface topography of a threaded part created by the dry thread rotary milling process. From Table 4 it can be seen that the experimental value of the residual raceway height of a threaded part is greater than the theoretical value, and the experimental value of the knurling is less than the theoretical value. The main reason for this phenomenon is the plastic deformation of the surface of the newly formed part under the action of the cutting force of the cutter. Therefore, after dry rotary milling, the protrusion on a threaded part increases in the radial direction of the part (increases the residual height) and decreases in the tangential direction of the part (reduces knurling).
Анализ влияющих факторов рельефа поверхности:Analysis of influencing factors of surface relief:
На фиг. 9 показан анализ влияния скорости резки на рельеф поверхности детали (включая остаточную высоту и рифление) в процессе сухого резьбового ротационного фрезерования. По фиг. 9 видно, что скорость резки мало влияет на остаточную высоту поверхности детали и рифление. При изменении скорости резки остаточная высота поверхности детали и рифление в основном остаются неизменными. Согласно модели прогнозирования рельефа поверхности детали с резьбой, остаточная высота поверхности детали является функцией координат пересечения траектории движения фрезы и радиуса детали, а рифление поверхности детали является функцией координат пересечения траектории движения фрезы и угла закручивания. Когда радиус детали и угол закручивания резьбы являются фиксированными значениями, единственным переменным параметром является координата пересечения траектории движения фрезы. На данный момент скорость резки и количество фрез оказывают незначительное влияние на траекторию движения фрезы, что объясняет незначительные изменения остаточной высоты поверхности детали и рифление.In fig. Figure 9 shows an analysis of the effect of cutting speed on the surface topography of the part (including residual height and knurling) in the dry thread rotary milling process. According to FIG. 9 it can be seen that the cutting speed has little effect on the residual height of the part surface and corrugation. When changing the cutting speed, the residual surface height of the part and the grooves remain largely unchanged. According to the model for predicting the surface topography of a threaded part, the residual height of the part surface is a function of the coordinates of the intersection of the cutter motion path and the radius of the part, and the groove of the part surface is a function of the coordinates of the intersection of the cutter motion path and the twist angle. When the radius of the part and the twist angle of the thread are fixed values, the only variable parameter is the intersection coordinate of the cutter path. At this point, the cutting speed and number of cutters have little effect on the cutter path, which explains the slight changes in the residual surface height of the part and the knurling.
Изменение остаточной высоты поверхности детали и рифления при максимальной глубине резки показано на фиг. 10. Как показано на фиг. 10, рельеф поверхности детали в основном линейно увеличивается с увеличением максимальной глубины резки. Основная причина этого явления заключается в том, что непрерывные выступы на поверхности детали, вызванные пересечением траекторий движения фрезы, расположены очень близко друг к другу при меньшей максимальной глубине резки. По мере увеличения максимальной глубины резки расстояние между непрерывными выступами начинает увеличиваться, в результате чего на поверхности детали образуется меньше выступов. Из фиг. 10 видно, что при максимальной глубине резки 0,04 мм остаточная высота поверхности детали и рифление составляют 10,26×10-4 мм и 13,36×10-2 мм соответственно, а при максимальной глубине резки 0,1 мм эти значения составляют 13,17×10-4 мм и 46,96×10-2 мм, соответственно. Это явление показывает, что с увеличением максимальной глубины резки скорость увеличения рифления поверхности детали выше, чем остаточная высота поверхности детали.The change in the residual height of the part surface and corrugation at the maximum cutting depth is shown in Fig. 10. As shown in FIG. 10, the surface relief of the workpiece generally increases linearly with the increase of the maximum cutting depth. The main reason for this phenomenon is that the continuous protrusions on the surface of the part caused by the intersection of the cutter paths are located very close to each other at a lower maximum cutting depth. As the maximum cutting depth increases, the distance between continuous ridges begins to increase, resulting in fewer ridges on the surface of the part. From fig. 10 it can be seen that with a maximum cutting depth of 0.04 mm, the residual height of the part surface and corrugation are 10.26 × 10-4 mm and 13.36 × 10-2 mm, respectively, and with a maximum cutting depth of 0.1 mm these values are 13.17×10-4 mm and 46.96×10-2 mm, respectively. This phenomenon shows that as the maximum cutting depth increases, the increase rate of the workpiece surface corrugation is higher than the residual height of the workpiece surface.
Влияние количества фрез на остаточную высоту поверхности детали и рифление при сухом резьбовом ротационном фрезеровании показано на фиг. 11. Закон влияния количества фрез на рельеф поверхности детали аналогичен закону влияния скорости резки на рельеф поверхности детали на фиг. 10. При изменении количества фрез остаточная высота поверхности детали и рифление в основном не изменяются. Остаточная высота поверхности детали и рифление в основном зависят от траекторий движения фрезы, и изменение количества фрез мало влияет на траектории движения фрезы. Таким образом, остаточная высота поверхности детали и рифление изменяются лишь незначительно.The effect of the number of cutters on the residual surface height of the part and knurling during dry thread rotary milling is shown in Fig. 11. The law of the influence of the number of cutters on the surface relief of the part is similar to the law of the influence of the cutting speed on the surface relief of the part in Fig. 10. When changing the number of cutters, the residual surface height of the part and the corrugation are basically unchanged. The residual surface height of the part and the knurling mainly depend on the cutter paths, and changing the number of cutters has little effect on the cutter paths. Thus, the residual surface height of the part and the knurling change only slightly.
Из приведенного выше анализа видно, что степень влияния скорости резки, максимальной глубины резки и количества фрез на рельеф поверхности детали и остаточное напряжение на поверхности детали различны в процессе сухого резьбового ротационного фрезерования. Чувствительность остаточной высоты поверхности детали и рифления анализируется в режиме анализа основного эффекта для изучения чувствительных факторов, влияющих на рельеф поверхности детали.From the above analysis, it can be seen that the degree of influence of cutting speed, maximum cutting depth and number of cutters on the surface topography of the part and the residual stress on the surface of the part are different in the dry thread rotary milling process. The sensitivity of the residual surface height of the part and the knurling is analyzed in the main effect analysis mode to study the sensitive factors affecting the surface topography of the part.
Из анализа основного эффекта остаточной высоты поверхности детали можно сделать вывод, что максимальная глубина резки является чувствительным параметром, который влияет на остаточную высоту поверхности детали; влияние скорости резки на остаточную высоту поверхности детали незначительно; и когда количество фрез невелико, влияние количества фрез на поверхности обрабатываемой детали на остаточную высоту является значительной, и значительная степень уменьшается с увеличением количества фрез. Степень влияния технологических параметров на остаточную высоту поверхности детали находится в порядке максимальной глубины резки, количества фрез и скорости резки от большего к малому.From the analysis of the main effect of the residual surface height of the part, it can be concluded that the maximum cutting depth is a sensitive parameter that affects the residual surface height of the part; the effect of cutting speed on the residual height of the part surface is insignificant; and when the number of cutters is small, the influence of the number of cutters on the surface of the workpiece on the residual height is significant, and the significant degree decreases with the increase of the number of cutters. The degree of influence of technological parameters on the residual surface height of the part is in the order of maximum cutting depth, number of cutters and cutting speed from highest to lowest.
Анализ основного эффекта рифления поверхности детали аналогичен анализу остаточной высоты поверхности детали. Максимальная глубина резки является чувствительным параметром, который влияет на рифление поверхности детали. Кроме того, количество фрез и глубина резки не оказывают существенного влияния на рифление поверхности детали. Степень влияния технологических параметров на рифление поверхности детали находится в порядке максимальной глубины резки, количества фрез и скорости резки от большего к малому. В заключение следует отметить, что максимальная глубина резки является основным фактором, влияющим на рельеф поверхности.The analysis of the main effect of the part surface corrugation is similar to the analysis of the residual height of the part surface. The maximum cutting depth is a sensitive parameter that affects the knurling of the workpiece surface. In addition, the number of cutters and cutting depth do not have a significant effect on the corrugation of the surface of the part. The degree of influence of technological parameters on the corrugation of the surface of a part is in the order of maximum cutting depth, number of cutters and cutting speed from high to low. In conclusion, the maximum cutting depth is the main factor affecting the surface topography.
Каждый вариант осуществления в описании раскрыт последовательно. Отличие каждого варианта воплощения друг от друга является основной темой объяснения. Одинаковые и сходные части во всех вариантах осуществления могут быть отнесены друг к другу. Для устройства, раскрытого в вариантах осуществления, поскольку устройство соответствует способу, раскрытому в вариантах осуществления, устройство просто описано. Описание части способа относится к соответствующей части.Each embodiment in the description is described sequentially. The difference between each embodiment from each other is the main topic of explanation. The same and similar parts in all embodiments can be related to each other. For the device disclosed in the embodiments, since the device corresponds to the method disclosed in the embodiments, the device is simply described. The description of a method part refers to the corresponding part.
Приведенное выше описание раскрытых вариантов осуществления позволяет специалистам в данной области реализовать или использовать настоящее изобретение. Многие модификации этих вариантов осуществления будут очевидны специалистам в данной области. Общий принцип, определенный здесь, может быть реализован в других вариантах осуществления без отступления от сущности или объема настоящего изобретения. Следовательно, настоящее изобретение не будет ограничено этими вариантами осуществления, показанными здесь, но будет соответствовать самой широкой области применения, согласующейся с принципом и новыми признаками, раскрытыми здесь.The above description of the disclosed embodiments will enable those skilled in the art to make or use the present invention. Many modifications to these embodiments will be apparent to those skilled in the art. The general principle defined herein may be implemented in other embodiments without departing from the spirit or scope of the present invention. Therefore, the present invention will not be limited to these embodiments shown here, but will correspond to the widest field of application consistent with the principle and new features disclosed here.
Claims (42)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210071975,8 | 2022-01-21 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2023105896A RU2023105896A (en) | 2024-06-28 |
| RU2822587C2 true RU2822587C2 (en) | 2024-07-09 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102681488A (en) * | 2012-05-24 | 2012-09-19 | 南京航空航天大学 | Modeling method for milling surface appearance of workpiece |
| CN105825025A (en) * | 2016-03-30 | 2016-08-03 | 清华大学 | Plate-shaped part processing deformation simulation prediction method |
| CN108262648B (en) * | 2018-01-30 | 2019-10-29 | 上海理工大学 | Axial ultrasonic vibration-assisted grinding workpiece surface appearance simulated prediction method |
| CN113704928A (en) * | 2021-09-15 | 2021-11-26 | 上海交通大学 | Inclined milling surface appearance creation method based on processing physical process |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102681488A (en) * | 2012-05-24 | 2012-09-19 | 南京航空航天大学 | Modeling method for milling surface appearance of workpiece |
| CN105825025A (en) * | 2016-03-30 | 2016-08-03 | 清华大学 | Plate-shaped part processing deformation simulation prediction method |
| CN108262648B (en) * | 2018-01-30 | 2019-10-29 | 上海理工大学 | Axial ultrasonic vibration-assisted grinding workpiece surface appearance simulated prediction method |
| CN113704928A (en) * | 2021-09-15 | 2021-11-26 | 上海交通大学 | Inclined milling surface appearance creation method based on processing physical process |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11471990B2 (en) | Method for optical measurement | |
| CN104239720A (en) | Complicated surface cutting force prediction method and parameter adjustment and tool path planning method | |
| CN106774153B (en) | A kind of profile tolerance compensation method of S-shaped rose cutter | |
| US9132522B2 (en) | Process for surfacing a surface of a spectacle lens | |
| CN109940460B (en) | Method for detecting geometric error distribution characteristics of milled surface | |
| CN111492199A (en) | Method and device for measuring a rolling tool | |
| Chaubey et al. | Analysis and multi-response optimization of gear quality and surface finish of meso-sized helical and bevel gears manufactured by WSEM process | |
| Yuan et al. | Prediction of dimension error based on the deflection of cutting tool in micro ball-end milling | |
| CN106292531B (en) | Algorithm for calculating profile boundary of ZN1 worm disc-shaped forming cutter | |
| RU2822587C2 (en) | Method of making threaded part by vortex milling | |
| US20220236142A1 (en) | Method and device for measuring a toothing | |
| Li et al. | A numerical study of the effects of cutter runout on milling process geometry based on true tooth trajectory | |
| WO2023138327A1 (en) | Method for predicting threaded-workpiece surface topography during whirlwind milling | |
| RU2678222C1 (en) | Method to produce large-sized blades of gas turbine engine | |
| MX2012007205A (en) | Machining method for machining one face of a spectacle lens. | |
| CN106944880B (en) | The big screw pitch internal threading tool cutting edge tooth shape retentivity detection method of turning | |
| Brecher et al. | Analysis of abrasive grit cutting for generating gear grinding | |
| CN113385984B (en) | Cutter radial run-out identification method, device, terminal and storage medium | |
| US7272463B2 (en) | Gouge and interference avoidance in surface contouring | |
| CN110695768B (en) | Detection method of involute spline single-tooth broach | |
| CN110102829B (en) | Comparison method of bevel gear machining process | |
| CN112238267B (en) | Crowned tooth machining method | |
| CN114444297B (en) | Method for predicting surface morphology of threaded workpiece in whirlwind milling | |
| Biondani et al. | Surface topography analysis of ball end milled tool steel surfaces | |
| Kuhn et al. | Analysis of the influence of the working angles on the tool wear in gear hobbing |