Obrabotka Metallov 2019 Vol. 21 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 21 № 3 2019 24 ТЕХНОЛОГИЯ не толщины в миллиметрах: холодные оттенки изображают меньшую толщину стенки, а теплые большую. Толщина стенки существенно зависит как от горизонтального положения, так и от верти- кального. В целом находит свое подтверждение предположение об отклонении верхней части ребра, что вызывает увеличение толщины. Од- нако для зоны врезания характерно не увели- чение, а уменьшение толщины. При врезании фрезы в материал заготовки возникает удар- ная нагрузка, которая возбуждает колебания с переменной амплитудой. Наибольшая ампли- туда соответствует такому положению фре- зы, в котором ее ось лежит в плоскости торца заготовки ( Z = 0, см. рис. 6). Влияние колеба- ний усиливается при удалении от точки закре- пления, поэтому наименьшая толщина стенки соответствует точке с координатой Y = 40 мм. При дальнейшем движении инструмента воз- бужденные ударной нагрузкой колебания за- тухают и начинают проявляться эффекты, связанные с отклонением заготовки под дей- ствием медленно изменяющейся силы реза- ния. Проявление этих эффектов заключается в утолщении стенки по мере роста расстояния от места закрепления. Наибольшая толщина ре- зания зафиксирована в точке с координатами Z = 39 мм и Y = 40 мм. При выходе инструмента сила резания постепенно уменьшается, следо- вательно, уменьшается и отклонение заготовки. Рис. 7. Диаграмма результирующей толщины стенки Fig. 7. Result wall thickness diagram Выводы Для случая попутного фрезеро- вания тонкого ребра разработана модель в системе Abaqus, в которой учитывается податливость заготов- ки. При разработке приняты неко- торые допущения, такие как пред- положение об абсолютно жестком инструменте или пренебрежение те- пловыми эффектами. В дальнейшей работе по этому направлению следу- ет учесть указанные упрощения. Моделирование учитывает явле- ния разрушения материала заготовки с использованием эмпирической ап- проксимации Джонсона–Кука. В це- лом результаты хорошо согласуются с интуитивными представлениями о механике процесса, но требуют экс- периментального подтверждения. Актуальность дальнейших исследований по этой теме под- тверждается диаграммой результирующей тол- щины стенки, согласно которой ее толщина мо- жет достигать 3,4 мм вместо ожидаемой 2,5 мм. С помощью разработанной модели можно строить прогнозы относительно точности фре- зерования. Кроме того, система Abaqus позволя- ет получить важные характеристики процесса, включая силу резания. Эти данные могут быть применены для реализации автоматизированно- го подбора рациональных режимов резания, в основе которого лежат современные аналитиче- ские методики, опирающиеся на известную силу резания. Список литературы 1. Budak E. Analytical models for high perfor- mance milling. Pt. 1. Cutting forces, structural defor- mations and tolerance integrity // International Journal of Machine Tools and Manufacture. – 2005. – Vol. 46, N 12–13. – P.1478–1488. – DOI: 10.1016/j.ijmach- tools.2005.09.009. 2. Masmali M., Mathew P. Application of a variable flow stress machining theory to helical end milling // Machining Science and Technology. – 2018. – Vol. 22, N 1. – P. 1–29. – DOI: 10.1080/10910344.2017.1336182. 3. Huang Y., Zhang X., Xiong Y. Finite element analysis of machining thin-wall parts: error prediction and stability analysis // Finite element analysis: ap- plications in mechanical engineering /ed. by F. Ebra-