The paper presents a method of forecasting the product surface topography after five-axis machining with a lens-shaped end-mill. Surface roughness is one of the key parameters considered when assessing the effectiveness of the machining process, especially in the aviation, automotive, tooling and medical equipment industries. The developed method, the first published, presented in the paper is based on the analytical equations of the trajectory of the cutting edge motion, on the basis of which the cutter action surface is generated. The developed model takes into account: cutting depth, cutting width, feed, lead angle and radial runout. Experimental studies were conducted using three different materials: 40HM steel, Al7035 aluminum alloy and Ti Grade 5 titanium alloy. Various values of the cutting width parameters and different feeds were used in the tests. Based on the results of the experimental tests, an empirical model (response surface model) was determined and was then used to verify the simulation model. The simulation results and the results of experimental tests were compared and conclusions were drawn regarding the developed models. The developed models supported by numerical simulation can be used to approximately estimate the influence of the width of cut br and feed ft on selected height characteristics Sa and Sz^ of the geometric structure of the surface (GSS) after machining with a lens-shaped end-mill in terms of the process parameters adopted in the tests. It was found that the influence of the ft on the Sa and Sz^ is greater for small values of br. The effect of br is greater with lower ft values. The cutting width br has the greatest influence on Sa and Sz^, and ft and the interaction of these parameters has the least influence.
W artykule przedstawiono wpływ kąta pochylenia frezu kulistego na chropowatość powierzchni po obróbce wykończeniowej elementów o złożonych kształtach. SŁOWA KLUCZOWE: obróbka 5-osiowa, frez kulistyThe article presents the influence of ball mill inclination angle on complex surfaces roughness at the finishing phase. KEYWORDS: 5-axis milling, ball millObecnie stosowane 5-osiowe centra obróbkowe CNC wspomagane przez zaawansowane systemy CAM, pozwalają na wykonywanie dowolnych powierzchni złożonych. Jednak kluczowym elementem w tym procesie jest uzyskanie odpowiedniej chropowatości powierzchni. W przypadku obróbki frezem kulistym kształtowana powierzchnia wymaga wielu ścieżek narzędziowych (wierszowań), co oczywiście powoduje znaczne wydłużenie czasu obrób-ki. Stąd też obróbka ta jest mało wydajna, ale pozwala na wykonanie dowolnej powierzchni. Proces frezowania powierzchni krzywoliniowych tą metodą znajduje obecnie zastosowanie w wielu dziedzinach przemysłu, m.in. w produkcji form, matryc i tłoczników, w przemyśle lotniczym do produkcji wręg ze stopów aluminium, a także części silników i łopatek wirników turbin [2, 3, 4].Można powiedzieć, że ze względu na kształt narzędzia oraz kinematykę procesu metoda ta jest niezastąpiona do obróbki powierzchni złożonych i miejsc, które są niedostęp-ne dla innych narzędzi ze względu na możliwe kolizje [3, 5].Przy 5-osiowej obróbce frezem kulistym ważną rolę odgrywa pozycjonowanie narzędzia. Zmiana kąta pochylenia frezu wiąże się ze zmianą punktu styku z przedmiotem obrabianym (rys. 1). Konsekwencją tego jest zmiana efektywnej prędkości skrawania vce, co w konsekwencji prowadzi również do zmiany chropowatości powierzchni obrabianej. Prędkość skrawania przy obróbce narzędziem kulistym określona jest wzorem: The article presents the influence of ball mill inclination angle on complex surfaces roughness at the finishing phase. KEYWORDS: 5-axis milling, ball millObecnie stosowane 5-osiowe centra obróbkowe CNC wspomagane przez zaawansowane systemy CAM, pozwalają na wykonywanie dowolnych powierzchni złożonych. Jednak kluczowym elementem w tym procesie jest uzyskanie odpowiedniej chropowatości powierzchni. W przypadku obróbki frezem kulistym kształtowana powierzchnia wymaga wielu ścieżek narzędziowych (wierszowań), co oczywiście powoduje znaczne wydłużenie czasu obróbki. Stąd też obróbka ta jest mało wydajna, ale pozwala na wykonanie dowolnej powierzchni. Proces frezowania powierzchni krzywoliniowych tą metodą znajduje obecnie zastosowanie w wielu dziedzinach przemysłu m.in. w produkcji form, matryc i tłoczników, w przemyśle lotniczym do produkcji wręg ze stopów aluminium, a także części silników i łopatek wirników turbin [2, 3, 4].Można powiedzieć, że ze względu na kształt narzędzia oraz kinematykę procesu metoda ta jest niezastąpiona do obróbki powierzchni złożonych jak i miejsc, które są niedostępne dla innych narzędzi ze względu na kolizje [3, 5].Przy 5-osiowej obróbce frezem kulistym ważną rolę odgrywa pozycjonowanie narzędzia. Zmiana kąta pochylenia freza wiążę się ze zmianą punkt...
Przedstawiono badania symulacyjne pola przekroju warstwy skrawanej frezem baryłkowym. Badania dotyczyły obróbki powierzchni złożonych wklęsłych oraz wypukłych. SŁOWA KLUCZOWE: frezowanie pięcioosiowe, frez baryłkowyThe article presents the analysis of barrel mill's cut-layer cross section. A methodology of performing a machining simulation as well as its results during machining of concave and convex surfaces is presented. KEYWORDS: five-axis milling, barrel millZłożone powierzchnie najczęściej obrabia się frezami kulistymi. Jednak ze względu na stosunkowo małą szerokość ścieżki obróbkowej praca tymi frezami jest mało wydajna. Małe szerokości ścieżek obróbkowych b r wynikają z małego promienia zarysu krawędzi skrawającej r n . Dlatego poszukuje się nowych geometrii frezów, które umożliwią stosowanie znacznie szerszych ścieżek obrób-kowych. Do tych narzędzi należą frezy o baryłkowym zarysie krawędzi skrawającej (rys. 1) [2][3][4].gdzie: r n -promień zarysu krawędzi skrawającej, b r -szerokość ścieżki.Wraz z poszerzaniem ścieżki obróbkowej b r zwiększe-niu ulega pole przekroju warstwy skrawanej. Ma to wpływ na rozkład oraz wartość siły skrawania, co z kolei skutkuje odkształceniami sprężystymi układu OUPN i przekłada się na błędy wymiaru oraz kształtu obrabianej powierzchni. Stąd bardzo ważna jest analiza pola przekroju warstwy skrawanej [1,9].Ponadto w przypadku obróbki powierzchni złożonych oprócz promienia r n istotny wpływ na maksymalną wysokość profilu ma promień krzywizny powierzchni obrabianej r k -zarówno powierzchni wklęsłych, jak i wypukłych (rys. 2) [5,7] Rys. 2. Obróbka frezem baryłkowym powierzchni: a) wklęsłych, b) wypukłych W obróbce powierzchni wklęsłej wraz ze zmniejszaniem promienia krzywizny r k powierzchni obrabianej maleje maksymalna wysokość profilu R thwk , zgodnie z zależnością:gdzie: b rwk -szerokość ścieżki obróbkowej dla powierzchni wklęsłej (wartość łukowa). Natomiast w przypadku obróbki powierzchni wypukłych wraz ze zmniejszaniem się promienia krzywizny rośnie maksymalna wysokość profilu R thwy według zależności:Zastosowanie tych frezów wiąże się z zupełnie innym nakładaniem się ścieżek obróbkowych, co istotnie wpływa na wydajność powierzchniową i maksymalną teoretyczną wysokość profilu R th , którą określa się wzorem [2-4]:
StreszczenieW pracy przedstawiono uzyskane w programie AdvantEdge wyniki badań symulacyjnych procesów frezowania stopu tytanu: punktowego frezem kulistym oraz obwodowego frezem stożkowym. Omówiono wpływ rodzaju modelu materiałowego, geometrii narzędzia i półfabrykatu oraz parametrów obróbki.Słowa kluczowe: metoda elementów skończonych, składowe siły skrawania, frezowanie punktowe, frezowanie obwodowe ANALYSIS OF COMPONENTS OF THE CUTTING FORCE AND STRESSES IN THE SURFACE LAYER USING THE FINITE ELEMENT METHOD IN MACHINING OF THE Ti6Al4V TITANIUM ALLOY AbstractIn the article, the results of simulation studies of point milling and flank milling of titanium alloy will be presented. The impact of the material model type, tool and blank geometry, machining parameters will be described, in particular. The FEM simulation will be performed in the AdvantEdge application.
W artykule przedstawiono wpływ wartości kąta pochylenia osi narzędzia na dokładność kształtową wykonywanej powierzchni prostokreślnej w pięcioosiowym frezowaniu obwodowym frezem stożkowym. SŁOWA KLUCZOWE: frezowanie pięcioosiowe, kąt pochylenia frezu, frez stożkowyThe article presents the influence of tilt angle value on the form accuracy of the created ruled surface in five-axis flank milling using conical ballmill. KEYWORDS: five axis milling, tilt angle, conical ballmill W dotychczasowej praktyce przemysłowej podstawową strategią obróbki wirników jest frezowanie punktowe. Polega ono na wykonaniu wielu płytkich przejść frezem kulistym wokół obrabianej powierzchni. Metoda ta pozwala na wykonanie dowolnego kształtu powierzchni, lecz wymaga stosowania długich ścieżek obróbkowych, co w konsekwencji skutkuje wydłużeniem czasu obróbki [1,2,5]. MECHANIK NR …/201… …Wpływ kąta pochylenia freza na dokładność kształtową powierzchni prostokreślnych The article presents the influence of tilt angle value on the form accuracy of the created ruled surface in fiveaxis flank milling using conical ballmill. KEYWORDS: five axis milling, tilt angle, conical ballmill W dotychczasowej praktyce przemysłowej podstawową strategią obróbki wirników jest frezowanie punktowe. Polega ono na wykonaniu wielu płytkich przejść frezem kulistym wokół obrabianej powierzchni. Metoda ta pozwala na wykonanie dowolnego kształtu powierzchni, lecz wymaga stosowania długich ścieżek obróbkowych, co w konsekwencji skutkuje wydłużeniem czasu obróbki [1, 2, 5].Rys. 1. Schemat a) frezowania obwodowego wirnika, b) pięcioosio-wych parametrów pozycjonowania osi narzędzia Mniej powszechną metodą obróbki tego typu elementów jest pięcioosiowe frezowanie obwodowe (rys.1). W tym procesie wykonywane jest wyłącznie jedno przejście, w którym powierzchnia obwodowa narzędzia skrawa na całej szerokości. Główną zaletą tej strategii jest znacznie krótszy czas obróbki, w stosunku do frezowania punktowego, przy jednoczesnym zachowaniu wymaganej jakości powierzchni [1,2, 7].Ze względu na liniowy kontakt narzędzia z obrabianym przedmiotem, powyższa strategia może być wykorzystywana wyłącznie do obróbki powierzchni prostokreślnych. Dodatkowo w przypadku obróbki powierzchni prostokreśl-nych nierozwijalnych ze względu na występowanie kąta skręcenia powierzchni γ (rys. 2), istnieje ryzyko powstawania podcięć lub pozostawienia resztek naddatku obróbko-wego (rys. 3) [3,4,5].Rys. 2. Kąt skręcenia γ powierzchni prostokreślnej nierozwijalnej Rys. 3. Schemat powstawania podcięć podczas obróbki powierzchni prostokreślnej nierozwijalnej Celem niniejszej pracy było ustalenie wpływu kąta pochylenia freza β (rys. 1b) na dokładność kształtową wykonywanej powierzchni prostokreślnej nierozwijalnej. Przebieg badań symulacyjnychBadania symulacyjne zostały przeprowadzone na modelu testowym (rys. 4). Obrabiana testowa powierzchnia prostokreślna charakteryzowała się zmienną wartością kąta skrę-cenia γ w zakresie od 9,6°do 12,8°. W trakcie badań zastos...
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.
hi@scite.ai
10624 S. Eastern Ave., Ste. A-614
Henderson, NV 89052, USA
Copyright © 2024 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.