izvestswsuИзвестия Юго-Западного государственного университетаProceedings of the Southwest State University2223-15602686-6757ЮЗГУ10.21869/2223-1560-2019-23-5-82-93izvestswsu-626Research ArticleМашиностроение и машиноведениеMechanical engineering and machine scienceМоделирование фрезы с радиальной конструктивной подачей для обработки РК-профильных отверстийModeling of a milling cutter with radial constructional feed for EC-profile holes machininghttps://orcid.org/0000-0002-3244-1359КуцВ. В.KutsV. V.

Куц Вадим Васильевич - доктор технических наук, профессор.

ул. 50 лет Октября, 94, Курск, 305040.

Vadim V. Kuts - Dr. of Sci. (Engineering), Professor.

50 Let Oktyabrya str. 94, Kursk 305040.

kuc-vadim@yandex.ruРазумовМ. С.RazumovM. S.

Разумов Михаил Сергеевич - кандидат технических наук, доцент.

ул. 50 лет Октября, 94, Курск, 305040.

Mikhail S. Razumov - Cand. of Sci. (Engineering), Associate Professor.

50 Let Oktyabrya str. 94, Kursk 305040.

mika_1984_@mail.ruМитрофановМ. В.MitrofanovM. V.

Митрофанов Максим Владимирович – студент.

ул. 50 лет Октября, 94, Курск, 305040.

Maksim V. Mitrofanov – Student.

50 Let Oktyabrya str. 94, Kursk 305040.

mitrofanovmaksim@list.ruЮго-Западный государственный университетSouthwest State University2019131220192358293Copyright © Куц В.В., Разумов М.С., Митрофанов М.В., 20192019Куц В.В., Разумов М.С., Митрофанов М.В.Kuts V.V., Razumov M.S., Mitrofanov M.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://izvestswsu.elpub.ru/jour/article/view/626Цель исследования

Цель исследования. Целью данной статьи является поиск новых решений для обработки РК-профильных отверстий и моделирование фрезы с применением радиальной конструктивной подачи.

Методы

Методы. В статье приведены результаты определения исходного контура инструментальной поверхности фрезы при использовании основ геометрической теории. Теоретические положения основывались на использовании основных положений векторной алгебры, аналитической и дифференциальной геометрии, фундаментальных основ теории резания материалов. Приведены результаты моделирования конструкции фрез с использованием программного обеспечения КОМПАС 3D.

Результаты

Результаты.  Приведен  анализ  существующих  методов  обработки  РК-профильных  отверстий.  Для повышения производительности обработки внутренних поверхностей с равноосным контуром предложен способ обработки фрезой с радиальной конструктивной  подачей. Приведены результаты определения исходного  контура  инструментальной  поверхности  фрезы,  построены  модели  её  режущих  кромок, передней и задней поверхности. Показан результат моделирования передней и задней поверхности зубьев фрезы с Rf  = 24 мм, и шириной фрезы 50 мм с передним углом 5°, задним углом 10° и числом зубьев 16. Приведены  результаты  моделирования  конструкции  фрез  с  помощью  3D  моделирования,  которые  в дальнейшем позволят изготовить инструментальную оснастку для предложенного метода и провести экспериментальные исследования по определению оптимальных технологических параметров. Заключение.   На  основе  построенных   моделей  становится  возможным  выполнение  моделирования процесса   фрезерования   РК-профильных   отверстий   с   целью   определения   рациональных   значений обработки  и  конструктивных  параметров.  Результаты  исследования  могут  быть  использованы  при разработке конструкторско-технологической  документации при подготовке производства профильных отверстий с целью обеспечения заданных характеристик изделия.

Purpose of research

Purpose of research. The purpose of the paper is to find new solutions for equiaxial-contour (EC) holes machining and milling cutter modeling with the use of radial constructional feed.

Methods

Methods. The results of the determination of the original contour of the milling cutter surface using the basics of the geometric theory are provided in the paper. Theoretical considerations were based on the use of the basics of the vector algebra, analytical and differential geometry, theory of material cutting. The results of the milling cutter design modeling with the application of software COMPAS 3D are presented in the paper.

Results

Results. The analysis of the existing methods for EC holes machining is provided. To improve the efficiency of EC internal surface machining there was proposed a method for milling with a miller cutter with radial constructional feed. The results of the determination of the original cutter surface are provided, the models of its cutting edges and front and flank surfaces were developed. The result of the modeling of the front and flank surface of the cutter teeth with Rf = 24 mm, and cutter width of 50 mm with the front rake angle of 5°, back angle of 10° and 16 teeth are presented. There are also provided the results of the milling cutter modeling by means of 3D modeling which in the future will make it possible to manufacture tool equipment for the proposed method and to conduct an experiment research to determine optimum technological parameters.

Conclusion

Conclusion. On the basis of the developed models it’s becoming possible to perform the modeling of the milling process of EC shaped holes in order to determine milling rational values and specifications. The research findings can  be  used  for  design-engineering   documentation   development   during  the  preparation  of  shaped  holes manufacturing in order to ensure specified item characteristics.

фрезаравноосный контургеометрическая модельтеория формообразованияотверстиеРК-профильmilling cutterequiaxial contourgeometric modeltheory of shapingholeEC-profileРабота выполнена в рамках финансирования Стипендии Президента Российской Федерации молодым ученым и аспирантам, осуществляющим перспективные научные исследования и разработки по приоритетным направлениям модернизации российской экономики, на 2018-2020 годы СП-591.2018.1.The work was carried out within the framework of funding the Scholarship of the President of the Russian Federation to young scientists and graduate students engaged in promising research and development in priority areas of modernization of the Russian economy for 2018-2020 SP-591.2018.1ReferencesЕмельянов С.Г. , Гладышкин А.О., Разумов М.С. Автоматизация технологической подготовки производства профильных валов // Известия Юго-Западного государственного университета. 2012. № 1-1. С. 164-168.Emelyanov S. G., Gladyshkin A. O., Razumov M. S. Avtomatizatsiya tekhnologicheskoi podgotovki proizvodstva profil'nykh valov [Automation of technological preparation of production of profile shafts]. Izvestiya Yugo-Zapadnogo gosudarstvennogo universiteta = Proceedings of the Southwest State University, 2012, no. 1-1, pp. 164-168 (In Russ.).Барботько А.И., Понкратов П.А., Разумов М.С. Анализ погрешности формы профильного вала при обработке фасонным долбяком // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2012. №2. Ч.1. С. 54-57.Barbotko A. I., Ponkratov P. A., Razumov M. S. Analiz pogreshnosti formy profil'nogo vala pri obrabotke fasonnym dolbyakom [Analysis of the error of the shape of the profile shaft when processing shaped chisel]. Izvestiya Yugo-Zapadnogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Tekhnika i tekhnologii = Proceedings of the Southwest State University. Series: Engineering and Technologies, 2012, no. 2-1, pp. 54-57 (In Russ.).Барботько А.И., Понкратов П.А., Разумов М.С. Аспекты контроля профильных соединений на базе треугольника РЕЛО // Сборник научных трудов Sworld. 2013. Т. 4. № 2. С. 92-94.Barbotko A. I., Ponkratov P. A., Razumov M. S. Aspekty kontrolya profil'nykh soedinenii na baze treugol'nika RELO [Aspects of control of profile connections on the basis of triangle RE-LO]. Sbornik nauchnykh trudov Sworld = Collection of scientific papers Sworld, 2013, vol. 4, no. 2, pp. 92-94 (In Russ.).Барботько А.И. , Понкратов П.А., Разумов М.С. Метод генераторной обработки профильных валов долбяками // Машиностроение – основа технологического развития России (ТМ-2013): материалы V Междунар. науч.-практ. конф. Курск, 2013. С. 440-442.Barbotko A. I., Ponkratov P. A., Razumov M. S. [Method of generator processing of profile shafts by dolbyaks]. Mashinostroenie -osnova tekhnologicheskogo razvitiya Rossii (TM-2013). Мaterialy V Mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii [Materials of the V International scientific and practical conference "Mechanical engineering-the basis of technological development of Russia (TM-2013)"]. Kursk, 2013, pp. 440-442 (In Russ.).Куц В.В., Разумов М.С., Мальнева Ю.А. Моделирование производящих поверхностей фрез с конструктивной радиальной подачей для обработки эксцентриковых валов // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2016. № 8-1. С. 126-131.Kuts V. V., Razumov M. S., Malneva Yu. Modelirovanie proizvodyashchikh poverkhnostei frez s konstruktivnoi radial'noi podachei dlya obrabotki ekstsentrikovykh valov [Modeling of producing surfaces of mills with constant radial feed for processing eccentric shafts]. Izvestiya Tul'skogo gosudarstvennogo universiteta. Tekhnicheskie nauki = Proceedings of Tula State University. Technical science, 2016, no. 8-1, pp. 126-131 (In Russ.).Моделирование производящих поверхностей охватывающих фрез с конструктивной радиальной подачей для обработки валов с равноосным контуром / В.В. Куц, М.А. Сидорова, М.С. Разумов, Ю.А. Мальнева // Вестник Брянского государственного технического университета. 2016. № 4 (52). С. 146-150.Kuts V. V., Sidorova M. A., Razumov M. S., Malneva Yu. Modelirovanie proizvodyashchikh poverkhnostei okhvatyvayushchikh frez s konstruktivnoi radial'noi podachei dlya obrabotki valov s ravnoosnym konturom [Modeling of producing surfaces covering mills with constructive radial feed for processing shafts with equiaxial contour]. Vestnik Bryanskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta = Bulletin of the Bryansk State Technical University, 2016, no. 4 (52), pp. 146-150 (In Russ.).Ивахненко А.Г., Куц В.В. Структурно-параметрический синтез технологических систем. Курск, 2010. 153 с.Ivakhnenko A. G., Kutz V. V. Strukturno-parametricheskii sintez tekhnologicheskikh sistem [Structural-parametric synthesis of techno-logical systems]. Kursk, 2010, 153 p. (In Russ.).Куц О.Г., Емельянов С.Г., Горохов А.А. Моделирование номинальной поверхности тонкостенной детали с малыми углами конусности // Современные материалы, техника и технологии. 2015. № 2 (2). С. 74-80.Kuts O. G., Emelianov S. G., Gorokhov A. A. Modelirovanie nominal'noi poverkhnosti tonkostennoi detali s malymi uglami konusnosti [Modeling of the nominal surface of a thin-walled part with small taper angles]. Sovremennye materialy, tekhnika i tekhnologii = Modern materials, techniques and technologies, 2015, no. 2 (2), pp. 74-80 (In Russ.).Куц О.Г., Емельянов С.Г., Горохов А.А. Моделирование профиля производящей поверхности набора фрез, предназначенного для обработки тонкостенной детали с малыми углами конусности // Современные материалы, техника и технологии. 2015. № 2 (2). С. 81-87.Kuts O. G., Emelianov S. G., Gorokhov A. A. Modelirovanie profilya proizvodyashchei poverkhnosti nabora frez, prednaznachennogo dlya obrabotki tonkostennoi detali s malymi uglami konusnosti [Modeling of the profile of the producing surface of a set of cutters intended for processing of a thin-walled detail with small angles of radius]. Sovremennye materialy, tekhnika i tekhnologii = Modern materials, technics and technologies, 2015, no. 2 (2), pp. 81-87 (In Russ.).Куц О.Г., Горохов А.А. Cинтез вариантов схем установки сменных многогранных пластин относительно профиля производящей поверхности фасонных фрез // Прогрессивные технологии и процессы: сборник научных статей 2-й Международной молодежной научно-практической конференции. Курск, 2015. С. 122-130.Kuts O. G., Gorokhov A. A. [Synthesis of variants of schemes of installation of replaceable polyhedral plates concerning a profile of a producing surface of shaped cutters]. Progressivnye tekhnologii i protsessy. Sbornik nauchnykh statei 2-i Mezhdunarodnoi molodezhnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii = [Collection of scientific articles of the 2nd international youth scientific and practical conference "Progressive technologies and processes"]. Kursk, 2015, pp. 122-130 (In Russ.).Мальнева Ю.А., Куц В.В., Горохов А.А. Новый способ обработки валов с равноосным контуром дисковой фрезой с радиальной конструктивной подачей // Молодежь и XXI век -2015: материалы V Международной молодежной научной конференции. Курск, 2015. С. 142-145.Malneva Yu. A., Kuts V. V., Gorokhov A. A. [ A new method of processing shafts with an equiaxial contour disk cutter with radial constructive feed]. Materialy V Mezhdunarodnoi molodezhnoi nauchnoi konferentsii "Molodezh' i XXI vek - 2015" = [Collection Proceedings of the V International youth scientific conference "Youth and the XXI century - 2015"] Kursk, 2015, pp. 142-145 (In Russ.).Исследование особенностей формирования погрешности обработки при планетарном формообразовании отверстий длинных тонкостенных деталей / В.А. Гречишников, В.В. Куц, И.В. Ванин, М.С Разумов., А.Н. Гречухин // Современные материалы, техника и технологии. 2018. № 1 (16). С. 11-15.Grechishnikov V. A., Kuts V. V., Vanin I. V., Razumov M. S., Grechukhin A. N. Issledovanie osobennostei formirovaniya pogreshnosti obrabotki pri planetarnom formoobrazovanii otverstii dlinnykh tonkostennykh detalei [Research of features of formation of an error of processing at planetary shaping of apertures of long thin-walled details]. Sovremennye materialy, tekhnika i tekhnologii = Modern materials, technics and technologies, 2018, no. 1 (16), pp. 11-15 (In Russ.).Математическое представление режущих кромок спирального сверла в системе МAPLE / О.С. Зубкова, В.В. Куц, Л.Н. Лыкова, Н.Н. Лыкова // Современные материалы, техника и технологии. 2017. № 7 (15). С. 21-28.Zubkova O. S., Kutz V. V., Lykova L. N., Lykova N. N. Matematicheskoe predstavlenie rezhushchikh kromok spiral'nogo sverla v sisteme MAPLE [Mathematical representation of the cutting edges of a spiral drill in the MAPLE system]. Sovremennye materialy, tekhnika i tekhnologii = Modern materials, technique and technology, 2017, no. 7 (15), pp. 21-28 (In Russ.).Кузьменко А.П., Куц В.В., Максименко Ю.А. Построение модели режущих кромок дисковой фрезы для обработки валов с равноосным контуром // Известия Юго-Западного государственного университета. 2012. № 1-1 (40). С. 116-120.Kuzmenko A. P., Kuts V. V., Maksimenko Yu. A. Postroenie modeli rezhushchikh kromok diskovoi frezy dlya obrabotki valov s ravnoosnym konturom [Construction of a model of cutting edges of a disc cutter for cutting shafts with an equi-axial contour]. Izvestiya Yugo-Zapadnogo gosudarstvennogo universiteta = Proceedings of the Southwest State University, 2012, no. 1-1 (40), pp. 116-120 (In Russ.).Аникеева О.В., Ивахненко А.Г., Куц В.В. Управление качеством этапа планирования процесса ремонта металлорежущих станков // Известия Юго-Западного государственного университета. 2012. № 4-2 (43). С. 120-126.Anikeeva O. V., Ivakhnenko A. G., Kuts V. V. Upravlenie kachestvom etapa planirovaniya protsessa remonta metallorezhushchikh stankov [Quality management of the planning stage of the repair process of machine tools]. Izvestiya Yugo-Zapadnogo gosudarstvennogo universiteta = Proceedings of the Southwest State University, 2012, no. 4-2 (43), pp. 120-126 (In Russ.).Куц В.В., Ивахненко А.Г., Сторублев М.Л.Синтез производящих поверхностей фрез -протяжек для обработки валов с равноосным контуром // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2012. № 8. С. 42-48.Kuts V. V., Ivakhnenko A. G., Storublev M. L. Sintez proizvodyashchikh poverkhnostei frez -protyazhek dlya obrabotki valov s ravnoosnym konturom [Synthesis of producing surfaces of milling broaches for processing shafts with equiaxial contour]. Izvestiya Tul'skogo gosudarstvennogo universiteta. Tekhnicheskie nauki. = Izvestiya Tula State University. Technical science, 2012, no. 8, pp. 42-48 (In Russ.).Куц В.В., Ивахненко А.Г. Схема структурно-параметрического синтеза металлорежущих систем // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. 2009. № 3-2. С. 20-25.Kuts V. V., Ivakhnenko A. G. Skhema strukturno-parametricheskogo sinteza metallorezhushchikh sistem [Scheme of structural-parametric synthesis of metal-cutting systems]. Fundamental'nye i prikladnye problemy tekhniki i tekhnologii = Fundamental and applied problems of engineering and technology, 2009, no. 3-2, pp. 20-25 (In Russ.).Пат. 2463129 Российская Федерация. Способ обработки профильного вала со сторонами равной ширины / Барботько А.И., Понкратов П.А., Разумов М.С. 22.03.2011А.Barbotko A. I., Ponkratov P. A., Razumov M. S. Sposob obrabotki profil'nogo vala so storonami ravnoi shiriny patent na izobretenie [Method of processing profile shaft with sides of equal width patent for invention]. Patent RF, no. 2463129 22.03.2011 (In Russ.).Разумов М.С., Куц В.В. Формообразования РК-профильных отверстий на электроэрозионном станке, с применением профильного полого электрода // Современные материалы, техника и технологии. 2018. № 5 (20). С. 4-7.Razumov M. S., Kuts V. V. Formoobrazovaniya RK-profil'nykh otverstii na elektro-erozionnom stanke, s primeneniem profil'nogo pologo elektroda [Forming of RK-profile holes on the electroerosion machine, with application of the profile hollow electrode]. Sovremennye materialy, tekhnika i tekhnologii = Modern materials, technics and technologies, 2018, no. 5 (20), pp. 4-7 (In Russ.).Барботько А.И., Понкратов П.А., Разумов М.С. Особенности изготовления долбежного инструмента для обработки профильных соединений // Техника и технологии: пути инновационного развития: материалы II международной научно-практической конференции. Курск, 2012. С. 36-39.Barbotko A. I., Ponkratov P. A., Razumov M. S. [Features of production of the slotting tool for processing of profile connections in the collection]. Tekhnika i tekhnologii: puti innovatsionnogo razvitiya. Materialy II mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii [Materials of the II international scientific and practical conference "Technics and technologies: ways of innovative development"]. Kursk, 2012, pp. 36-39 (In Russ.).Определение положения зубьев охватывающей фрезы с радиальной конструктивной подачей для обработки РК-профильных валов / А.В. Исаев, В.В. Куц, М.С. Разумов, А.Н. Гречухин, М.А. Сидорова // Вестник МГТУ Станкин. 2018. № 3 (46). С. 112-115.Isaev A.V., Kuts V. V., Razumov M. S., Grechukhin A. N., Sidorova M. A. Opredelenie polozheniya zub'ev okhvatyvayushchei frezy s radial'noi konstruktivnoi podachei dlya obrabotki RK-profil'nykh valov [Determination of position of teeth of the covering mill with radial constructive giving for processing of RK-profile shafts]. Vestnik MGTU Stankin = Bulletin of MSTU Stankin, 2018, no. 3 (46), pp. 112-115 (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.