Obrabotka Metallov 2019 Vol. 21 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 21 № 3 2019 20 ТЕХНОЛОГИЯ такой функционал можно добавить в систему при условии наличия численной модели. В настоящей работе приводится описание параметризованной МКЭ-модели фрезерования тонкого ребра. Модель имеет не только исследо- вательскую ценность, но и прикладную, так как ее можно использовать для расширения функци- онала упомянутой системы и промышленного применения при расчете мягких режимов фрезе- рования. Методика исследований Для исследования процесса обработки не- жесткой детали выбран типичный случай попут- ного фрезерования тонкого ребра цилиндриче- ской фрезой. С одной стороны, заготовка имеет примитивную конфигурацию, таким образом, рассмотрение происходящих явлений на приме- ре такой заготовки упрощено, c другой – тонко- стенные ребра часто применяются как элемент конструкции более сложных деталей. Например, баки ускорителей космических ракет изготавли- ваются в виде вафельной конструкции с боль- шим числом продольных и поперечных ребер [16], поэтому решение задачи анализа точности фрезерования в выбранной постановке актуаль- но в том числе и с точки зрения промышленного применения. Размеры заготовки и фрезы показаны на рис. 3, а . Изначальная толщина стенки состав- ляет 6 мм. Инструмент настроен таким образом, чтобы срезать 3,5 мм от толщины стенки, если бы заготовка была абсолютно жесткой, как пока- зано на рис. 3, б . Осевая глубина резания равна 35 мм. Заготовка неподвижно закреплена по нижней грани, а фреза совершает поступательное дви- жение вдоль оси OZ и вращательное – относи- тельно своей оси. Технологические параметры процесса резания приведены в табл. 1. При разработке модели был принят ряд до- пущений, некоторые из них планируется учесть при дальнейшей доработке. Во-первых, в моде- ли не учтены тепловые процессы. Современные прикладные комплексы МКЭ-анализа позволя- ют учитывать явление выделения тепла при ре- зании материалов. Для этого применяется спе- циальная разновидность конечных элементов, учитывающих температурное распределение. В библиотеке системы Abaqus такие элементы имеют символ T в конце названия. В описывае- мой модели принято упрощение и применяются стандартные элементы без учета температуры. Второе упрощение заключается в том, что жесткость станка, приспособления и инстру- мента не учитываются. Фреза рассматривается как абсолютно жесткое тело. Проблема жестко- а б Рис. 3. Геометрические параметры модели: а – размеры заготовки и фрезы; б – настройка инструмента Fig. 3. Geometrical parameters: a – dimensions of the workpiece and milling tools; б – tools setting