Preview

iPolytech Journal

Advanced search

IMPROVING EFFECTIVE OUTPUT AND HOLE PROCESSING QUALITY BASED ON CUTTING PROCESS DYNAMICS ESTIMATION

https://doi.org/10.21285/1814-3520-2018-9-67-81

Abstract

The purpose of the work is to improve the dynamic stability and productivity of hole processing. METHODS. The scientific fundamentals of the technology of mechanical engineering and material cutting, modeling and active experiment form the theoretical basis of research. The experimental data are obtained with the help of measuring means including the program complex based on the Taylor Hobson Form Talysurf i200 profilometer, Carl Zeiss CONTURA G2 coordinate measuring machine, Zoller Genius 3 geometric parameter monitoring device, Kistler 9129AA and 9253B23 dynamometer complexes, CutPro hardware- software complex and others. RESULTS AND THEIR DISCUSSION. The developed mathematical model of the drilling process allows to solve the task of improving productivity, surface quality and accuracy of holes in the parts made of aluminum alloys by choosing optimal cutting conditions on the basis of the dynamic stability diagram. The created mathematical model of hole accuracy dependence on the length of the twist drill working part and the cutting modes enables the prediction of the hole accuracy as early as at the design stage of the technological process. The calculated modal parameters of instrumental adjustment for a solid carbide drill can be used in plotting drilling process stability diagrams. The developed procedure for studying clamping chucks allows to evaluate their effect on the dynamic stability of the drilling process as well as to estimate their effect on the quality and accuracy of produced holes. CONCLUSIONS. Having considered the results of experimental studies, it was proposed to use a hydroplastic chuck when drilling holes with the required accuracy in accordance with H7-H8. The experimentally determined coefficients of the cutting force model allow to take into account the physicomechanical properties of aluminum alloys V95pchT2, 1933T2, 1163T when modeling the drilling process both in special software products and using high-level programming languages.

About the Author

A. S. Pyatykh
Irkutsk National Research Technical University
Russian Federation


References

1. Jiménez A., Arizmendi M., Cumbicus W.E. Model for the prediction of low-frequency lateral vibrations in drilling process with pilot hole // International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2018. Vol. 96. P. 1971-1990. DOI: 10.1007/s00170-018-1671-0

2. Савилов А.В., Пятых А.С., Тимофеев С.А. Современные методы оптимизации высокопроизводительного фрезерования // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2013. Т. 15. № 6-2. С. 476-479.

3. Савилов А.В., Пятых А.С. Влияние вибраций на точность и качество поверхности отверстий при сверлении // Вестник ИрГТУ. 2013. № 12 (83). С. 103-111.

4. Савилов А.В., Пятых А.С., Тимофеев С.А. Оптимизация процессов механообработки на основе модального и динамометрического анализа // Наука и технологии в промышленности. 2013. № 1-2. С. 42-46.

5. Ahmadi K., Savilov A. Modeling the mechanics and dynamics of arbitrary edge drills // International Journal of Machine Tools and Manufacture. 2015. Vol. 89. Р. 208-220. DOI:10.1016/j.ijmachtools.2014.11.012

6. Altintas Y. Manufacturing Automation: Metal Cutting Mechanics, Machine Tool Vibrations and CNC Design. Cambridge University Press. 2012. 366 р.

7. Pirtini M., Lazoglu I. Forces and hole quality in drilling // International Journal of Machine Tools and Manufacture. 2005. Vol. 99. P. 1271-1281.

8. Roukema J.C., Altintas Y. Generalizedmodeling of drilling vibrations. Part I: Time domain model of drilling kinematics, dynamics and hole formation // International Journal of Machine Tools and Manufacture. 2007. Vol. 47 (9). P. 1455-1473. DOI: 10.1016/j.ijmachtools.2006.10.005

9. Zhou Y., Yang W., Zhou Y., Xu Z., Shi X. Consistency evaluation of hole series surface quality using vibration signal // International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2017. Vol. 92. Issue 1-4. P. 1069-1079. DOI: 10.1007/s00170-017-0184-6

10. Kiselev I.A. Cutting process modelling geometric algorithm 3MZBL: working surface description approach // Engineering Journal: Science and Innovation. 2012. No. 6. P. 158-175. DOI: 10.18698/2308-6033-2012-6-269

11. Voronov S.A., Kiselev I.A. Cutting process modelling geometric algorithm 3MZBL: Algorithm of surface modification and instantaneous chip thickness determination // Engineering Journal: Science and Innovation. 2012. No. 6. P. 70-83. DOI: 10.18698/2308-6033-2012-6-261

12. Voronov S.A., Kiselev I.A., Arshinov S.V. Dynamics’ numerical simulation application procedure of multi-axis die-milling at process design // Engineering Journal: Science and Innovation. 2012. No. 6. P. 50-66. DOI: 10.18698/2308-6033-2012-6-260

13. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука, 1976. 280 с.

14. Регрессионный анализ результатов однофакторного эксперимента [Электронный ресурс]. URL: http://libraryno.ru/2-6-regressionnyy-analiz-rezul-tatov-odnofaktornogo-eksperimenta-osn_plan_exp/ (03.05.2018).

15. Орликов M.Л. Динамика станков. 2-е изд., перераб. и доп. Киев: Выща шк., 1989. 272 с.

16. Кудинов В.А. Динамика станков. М.: Машиностроение, 1967. 360 с.

17. Армарего И.Дж.А., Браун Р.Х. Обработка металлов резанием / пер. с англ. В.А. Пастухова. М.: Машиностроение, 1977. 325 с.

18. Пятых А.С. Математическая модель геометрии режущей части спирального сверла // Авиамашиностроение и транспорт Сибири: материалы IX Всерос. науч.-практ. конф. (Иркутск, 12-15 апреля 2017 г.). Иркутск: Изд-во ИРНИТУ, 2017. С. 232-236.

19. Пятых А.С. Моделирование динамической устойчивости процесса сверления // Механики XXI веку: материалы XVI Всерос. науч.-техн. конф. с междунар. участием (Братск, 17-18 мая 2017 г.) Братск: Изд-во БрГУ, 2017. № 16. С. 133-137.

20. Пятых А.С. Исследование зажимных патронов для сверления точных отверстий // Системы. Методы. Технологии. 2016. № 4 (32). С. 70-74. DOI: 10.18324/2077-5415-2016-4-70-74

21. Пятых А.С., Савилов А.В. Определение коэффициентов сил резания для моделирования процессов механообработки // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2015. Т. 17. № 2. С. 211-216.

22. Пятых А.С., Савилов А.В. Определение коэффициентов сил резания для моделирования процесса сверления // Системы. Методы. Технологии. 2016. № 2 (30). С. 69-73. DOI: 10.18324/2077-5415-2016-2-69-73

23. Серебренникова А.Г., Пятых А.С., Тимофеев С.А. Исследование зависимости сил резания от геометрических параметров токарного резца // Авиамашиностроение и транспорт Сибири: материалы IX Всерос. науч.-практ. конф. (Иркутск, 12-15 апреля 2017 г.). Иркутск: Изд-во ИРНИТУ, 2017. С. 241-246.


Review

For citations:


Pyatykh A.S. IMPROVING EFFECTIVE OUTPUT AND HOLE PROCESSING QUALITY BASED ON CUTTING PROCESS DYNAMICS ESTIMATION. Proceedings of Irkutsk State Technical University. 2018;22(9):67-81. (In Russ.) https://doi.org/10.21285/1814-3520-2018-9-67-81

Views: 260


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


ISSN 2782-4004 (Print)
ISSN 2782-6341 (Online)