ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

Введение. В настоящее время значительную долю в машиностроительной отрасли составляют единичные изделия, либо изделия изготавливаемые мелкими партиями. В связи с этим для сокращения затрат на изготовление специальной дорогостоящей оснастки заготовительного передела начинают активно применяться инновационные подходы для получения таких изделий. К таким технологиям можно отнести метод Direct Metal Deposition (DMD), суть которого заключается в осаждении металлических частиц из газопорошковой струи. Данный метод имеет много достоинств. Однако одним из главных недостатков является то, что изделия после выращивания имеют грубую поверхность и не соответствуют точностным требованиям чертежа готовой детали. Следовательно, изделия требуют дальнейшей механической обработки резанием. Вместе с тем вследствие новизны материалов для них отсутствуют режимные параметры для механической обработки. В связи с этим цель работы заключается в установлении функциональной взаимосвязи силы резания и шероховатости обработанной поверхности с подачей на зуб при концевом фрезеровании материала EuTroLoy 16604, полученного DMD-методом. В работе проведено экспериментальное исследование силы резания и шероховатости обработанной поверхности при варьировании подачи на зуб при концевом фрезеровании. Методом исследования является эксперимент по фрезерованию материала EuTroLoy 16604, полученного DMD-методом, с измерением выходных параметров процесса (сила резания и шероховатость обработанной поверхности). Результаты и обсуждение. Измеренные значения силы резания и шероховатости обработанной поверхности позволили установить функциональные и графические зависимости выходных параметров процесса фрезерования от подачи на зуб. Установлено, что при использовании фрезы с меньшим задним углом возникают меньшие силы резания и поверхность при этом имеет меньшую высоту микронеровностей. Таким образом, разработанные функциональные взаимосвязи силы резания и шероховатости обработанной поверхности с подачей на зуб позволят прогнозировать выходные параметры процесса резания и повысить эффективность операции механической обработки резанием. Перспективное направление дальнейшей работы видится в исследовании относительной обрабатываемости и оценке ее количественного значения.

1. Шатульский А.А., Шаповалова М.А. Применение методов прототипирования для изготовления изделий машиностроения // Наукоемкие технологии в машиностроении. – 2011. – № 1. – С. 24–29.

2. Zekovic S., Kovacevic R. Modeling of laser-based direct metal deposition // Tribology in Industry. – 2006. – Vol. 28. – P. 9–14.

3. Imran M.K., Masood S.H., Brandt M. Direct metal deposition of H13 tool steel on copper alloy substrate: parametric investigation // Lasers in Manufacturing and Materials Processing. – 2015. – Vol. 2, iss. 4. – P. 242–260. – DOI: 10.1007/s40516-015-0018-z.

4. Wang X., Jiang J., Tian Y. A review on macroscopic and microstructural features of metallic coating created by pulsed laser material deposition // Micromachines. – 2022. – Vol. 13, iss. 5. – DOI: 10.3390/mi13050659.

5. Долговечный А.В., Демидова Л.А., Ханов А.М. Процесс структурообразования в покрытиях при лазернои? наплавке // Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. – 2014. – № 1. – С. 49–55. – DOI: 10.17073/1997-308X-2014-1-49-55.

6. Еремина М.А., Ломаева С.Ф., Харанжевский Е.В. Структура и износостойкость покрытий, полученных высокоскоростной лазерной наплавкой механокомпозитов на основе карбогидрида титана // Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. – 2021. – № 4. – С. 46–56. – DOI: 10.17073/1997-308X-2021-4-46-56.

7. Micro-milling machinability of DED additive titanium Ti-6Al-4V / G. Bonaiti, P. Parenti, M. Annoni, S. Kapoor // Procedia Manufacturing. – 2017. – Vol. 10. – P. 497–509. – DOI: 10.1016/j.promfg.2017.07.104.

8. Hybrid manufacturing: influence of material properties during micro milling of different additively manufactured AISI 316L / S. Greco, M. Schmidt, K. Klauer, B. Kirsch, J.C. Aurich // Production Engineering. – 2022. – DOI: 10.1007/s11740-022-01139-6.

9. Dilberoglu U.M., Gharehpapagh B., Yaman U. Current trends and research opportunities in hybrid additive manufacturing // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. – 2021. – Vol. 113. – P. 623–648. – DOI: 10.1007/s00170-021-06688-1.

10. Kim E.J., Lee C.M., Kim D.H. The effect of post-processing operations on mechanical characteristics of 304L stainless steel fabricated using laser additive manufacturing // Journal of Materials Research and Technology. – 2021. – Vol. 15. – P. 1370–1381. – DOI: 10.1016/j.jmrt.2021.08.142.

11. Szykiedans K., Credo W. Mechanical properties of FDM and SLA low-cost 3-D prints // Procedia Engineering. – 2016. – Vol. 136. – P. 257–262. – DOI: 10.1016/j.proeng.2016.01.207.

12. Cutting force and surface finish analysis of machining additive manufactured titanium alloy Ti-6Al-4V / A. Polishetty, M. Shunmugavel, M. Goldberg, G. Littlefair, R.K. Singh // Procedia Manufacturing. – 2017. – Vol. 7. – P. 284–289. – DOI: 10.1016/j.promfg.2016.12.071.

13. Machining of additively manufactured parts: implications for surface integrity / O. Oyelola, P. Crawforth, R. M’Saoubi, A.T. Clare // Procedia CIRP. – 2016. – Vol. 45. – P. 119–122. – DOI: 10.1016/j.procir.2016.02.066.

14. Manna A., Bhattacharayya B. A study on machinability of Al/SiC-MMC // Journal of Materials Processing Technology. – 2003. – Vol. 140. – P. 711–716. – DOI: 10.1016/S0924-0136(03)00905-1.

15. Influence of cutting conditions on the surface roughness of titanium-alloy parts produced by additive and traditional methods / K.R. Muratov, E.A. Gashev, T.R. Ablyaz, A.A. Panteleev // Russian Engineering Research. – 2021. – Vol. 41, iss. 5. – P. 434–436. – DOI: 10.3103/S1068798X21050129.

16. A comparative study of dry and cryogenic milling for Directed Energy Deposited IN718 components: effect on process and part quality / T. Souflas, H. Bikas, M. Ghassempouri, A. Salmi, E. Atzeni, A. Saboori, I. Brugnetti, A. Valente, F. Mazzucato, P. Stavropoulos // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. – 2022. – Vol. 119. – P. 745–758. – DOI: 10.1007/s00170-021-08313-7.

17. An experimental investigations on effects of cooling/lubrication conditions in micro milling of additively manufactured Inconel 718 / M. Danish, K. Aslantas, A. Hascelik, S. Rubaiee, M.K. Gupta, M.B. Yildirim, A. Ahmed, A. Mahfous // Tribology International. – 2022. – Vol. 173. – P. 1–13. – DOI: 10.1016/j.triboint.2022.107620.

18. Experimental studies on fabricating functionally gradient material of stainless steel 316L-Inconel 718 through hybrid manufacturing: directed energy deposition and machining / R. Zhang, K.M. Nagaraja, N. Bian, E. Fisher, S. Ahmadyar, K. Bayazitoglu, H. Lu, W. Li // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. – 2022. – Vol. 120. – P. 7815–7826. – DOI: 10.1007/s00170-022-09304-y.

19. Study of the structural characteristics of titanium alloy products manufactured using additive technologies by combining the selective laser melting and direct metal deposition methods / M. Samodurova, I. Logachev, N. Shaburova, O. Samoilova, L. Radionova, R. Zakirov, K. Pashkeev, V. Myasoedov, E. Trofimov // Materials. – 2019. – Vol. 12. – DOI: 10.3390/ma12193269.

20. Режимы резания металлов: cправочник / Ю.В. Барановский, Л.А. Брахман, А.И. Гдалевич и др. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: НИИТавтопром, 1995. – 456 с.

21. Study on microstructure, mechanical properties and machinability of efficiently additive manufactured AISI 316L stainless steel by high-power direct laser deposition / P. Guo, B. Zou, C. Huang, H. Gao // Journal of Materials Processing Technology. – 2017. – Vol. 240. – P. 12–22. – DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2016.09.005.