Theoretical study of the curvature of the treated surface during oblique milling with prefabricated milling cutters

Cover Page

Cite item

Abstract

Introduction. The paper discusses the methods of processing large parts having curved convex surfaces with a rectilinear guide on multi-coordinate CNC machining centers using the touch method with a discrete motion of the tool feed along the profile of the part. It is shown that the main disadvantages of this method are lower productivity, which is due to the presence of discrete tool motions between cycles of its translation mode, where the value of discrete tool motion for a given processing accuracy depends on the curvature of the surface being processed. To improve processing performance, it is proposed to use prefabricated disc cutters equipped with replaceable polyhedral inserts (RPI) with rectilinear cutting edges. Its installation in the cutter body with non-zero angles of inclination of the main cutting edge, in combination with an additional rotation of the cutter, during processing, along the direction of the translational feed movement, allows you to obtain a concave surface and ensure a tighter fit of the producing surface of the tool and the machined surface of the part. The aim of the work is to reduce the error of approximation of the profile when it is processed using the touch method with discrete motion of prefabricated disc cutters along the profile and, consequently, to ensure workpiece the possibility of increasing the step of tool movement along the profile being formed to improve processing performance. Research methods: geometrical theory of designing metal-cutting tools. Results and discussion. The regularities established in the work made it possible to create a method for determining the angle of inclination of the main cutting edge of the RPI milling cutter and the angles of rotation of the milling cutter along the direction of translational feed movement during line-by-line processing of extended sections of parts with a curved profile on multi-coordinate CNC machines by turning the milling cutter to ensure the best fit of its producing surface to the surface being processed at the point of its contact, to reduce the approximation error processed profile and improve processing performance, due to the possibility of increasing the tool movement step.

About the authors

V. V. Kuts

Email: kuc-vadim@yandex.ru
D.Sc. (Engineering), Associate Professor, Southwest State University, 94, 50 let Oktyabrya str., Kursk, 305040, Russian Federation, kuc-vadim@yandex.ru

S. A. Chevychelov

Email: tschsa@yandex.ru
Ph.D. (Engineering), Associate Professor, Southwest State University, 94, 50 let Oktyabrya str., Kursk, 305040, Russian Federation, tschsa@yandex.ru

References

  1. Вэй П.М. Повышение эффективности контурной обработки на станках с ЧПУ путем коррекции траектории и режимов резания: автореф. дис. … канд. техн. наук. – М., 2014. – 22 с.
  2. Petrakov Y., Shuplietsov D. Contour milling programming technology for virtual basing on a CNC machine // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. – 2019. – Vol. 2, N 1 (98). – P. 54–60. – doi: 10.15587/1729-4061.2019.162673.
  3. Petrakov Y., Korenkov V., Myhovych A. Technology for programming contour milling on a CNC machine // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. – 2022. – Vol. 2. – P. 55–61. - doi: 10.15587/1729-4061.2022.255389.
  4. Dumitrache A., Borangiu T., Dogar A. Automatic generation of milling toolpaths with tool engagement control for complex part geometry // IFAC Proceedings Volumes. – 2020. – Vol. 43. – P. 252–257. - doi: 10.3182/20100701-2-pt-4011.00044.
  5. Управление точностью контурной обработки концевыми фрезами / В.А. Тимирязев, М.З. Хостикоев, И.К. Данилов, А.Г. Дацко // СТИН. – 2020. – № 12. – С. 22–26.
  6. A novel gear machining CNC design and experimental research / J. Han, L. Wu, B. Yuan, X. Tian, L. Xia // International Journal of Advanced Manufacturing Technology. - 2017. - Vol. 88. - P. 1711–1722. - doi: 10.1007/s00170-016-8883-y.
  7. Kim H.C., Lee S.G., Yang M.Y. An optimized contour parallel tool path for 2D milling with flat endmill // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. – 2006. – Vol. 31. – P. 567–573. - doi: 10.1007/s00170-005-0228-1.
  8. Operation planning based on cutting process models / M.D. Tsai, S. Takata, M. Inui, F. Kimura, T. Sata // CIRP Annals – Manufacturing Technology. – 1991. – Vol. 40. – P. 95–98. - doi: 10.1016/S0007-8506(07)61942-8.
  9. Engin S., Altintas Y. Mechanics and dynamics of general milling cutters. Part I: Helical end mills // International Journal of Machine Tools and Manufacture. – 2001. – Vol. 41. – P. 2195–2212. - doi: 10.1016/S0890-6955(01)00045-1.
  10. Камсюк М.С. О точности обработки сложноконтурных деталей на станках с ЧПУ, оснащенных поворотными столами // Точность и производительность обработки на станках с ЧПУ. – М.: МВТУ, 1982. – С. 59–86. – (Труды МВТУ им. Н.Э. Баумана; № 376).
  11. Колесов К.Н. Повышение эффективности работы концевых твердосплавных фрез на основе выбора элементов кинематики формообразования и конструктивных параметров инструмента: автореф. дис. … канд. техн. наук. – М., 2011. – 19 с.
  12. Improving efficiency of machining the geometrically complex shaped surfaces by milling with a fixed shift of the cutting edge / A. Skorkin, O. Kondratyuk, N. Lamnauer, V. Burdeinaya // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. – 2019. – Vol. 2, N 1 (98). – P. 60–69. – doi: 10.15587/1729-4061.2019.163325.
  13. Influence assessment of metal-cutting equipment geometrical accuracy on OMV-technologies accuracy / A.G. Koltsov, D.A. Blokhin, E.V. Krivonos, A.N. Narezhnev // 2016 Dynamics of Systems, Mechanisms and Machines (Dynamics), Omsk, 15–17 November. – Omsk, 2016. – P. 7819029. – doi: 10.1109/Dynamics.2016.7819029.
  14. Fussell B.K., Jerard R.B., Hemmett J.G. Modeling of cutting geometry and forces for 5-axis sculptured surface machining // Computer Aided Design. – 2003. – Vol. 35, N 4. – P. 333–346.
  15. Petrakov Y., Shuplietsov D. Programming of adaptive machining for end milling // Mechanics and Advanced Technologies. - 2017. – Vol. 1 (79). - P. 34–40. - doi: 10.20535/2521-1943.2017.79.97342.
  16. Lee S.K., Ko S.L. Development of simulation system for machining process using enhanced Z map model // Journal of Materials Processing Technology. - 2002. - Vol. 3. - P. 608–617. - doi: 10.1016/s0924-0136(02)00761-6.
  17. Calculating the Hausdorff distance between curves / E. Belogay, C. Cabrelli, U. Molter, R. Shonkwiler // Information Processing Letters. - 1997. - Vol. 64, iss. 1. - P. 17–22. - doi: 10.1016/s0020-0190(97)00140-3.
  18. Nosov P.S., Yalansky A.D., Іakovenko V.О. 3D Modelling of rehabilitation corset with use of powershape delcam // Information Technologies in Education, Science and Production. - 2013. - Vol. 1, iss. 2. - P. 222–230.
  19. Отт О.С. Разработка сборных дисковых фрез с кинематическим обкаточным движением для обработки зубчатых колес крупного модуля на станках с ЧПУ: автореф. дис. … канд. техн. наук. – М., 2011. – 23 с.
  20. Ott O.S., Artyukhin L.L. Shaping involute profiles by means of a disk tool // Russian Engineering Research. – 2011. – Vol. 31, N 3. – P. 283–287. – doi: 10.3103/S1068798X11030221.
  21. Отт О.С. Формирование эвольвентных поверхностей деталей дисковым инструментом // Вестник МГТУ «Станкин». – 2010. – № 3 (11). – С. 67–71.
  22. Гречишников В.А., Колесов Н.В., Петухов Ю.Е. Математическое моделирование в инструментальном производстве. – М.: МГТУ «Станкин», 2003. – 113 с.
  23. Golebski R., Boral P. Study of machining of gears with regular and modified outline using CNC machine tools // Materials. - 2021. - Vol. 14. - P. 2913. - doi: 10.3390/ma14112913.
  24. Методология структурно-параметрического синтеза металлорежущих систем / А.Г. Ивахненко, В.В. Куц, О.Ю. Еренков, А.В. Олейник, М.Ю. Сарилов. – Комсомольск-на-Амуре: КнАГУ, 2015. – 282 с. – ISBN 978-5-7765-1175-2.
  25. Куц В.В. Методология предпроектных исследований специализированных металлорежущих систем: дис. … д-ра техн. наук. – Курск, 2012. – 365 с.
  26. Емельянов С.Г., Куц В.В. Математическое моделирование сборных фасонных фрез. – Курск: Курский гос. техн. ун-т, 2008. – 254 с. – ISBN 978-5-7681-0364-4.
  27. Isaev A.V., Grechishnikov V.A. Machining curvilinear sections by means of cutting plates with a linear edge // Russian Engineering Research. – 2010. – Vol. 30, N 4. – P. 413–417. – doi: 10.3103/S1068798X10040222.
  28. Емельянов С.Г., Чевычелов С.А., Хомутов Р.Н. Повышение эффективности чистовой обработки крупномодульных зубчатых колес // Известия Юго-Западного государственного университета. – 2019. – Т. 23, № 3. – С. 8–17. – doi: 10.21869/2223-1560-2019-23-3-8-17.
  29. Емельянов С.Г., Чевычелов С.А., Чистяков П.П. Схемы формообразования гиперболоидными инструментами // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. – 2017. – № 8-1. – С. 133–140.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».