Obróbka z wysokimi prędkościami skrawania cienkościennych konstrukcji lotniczych *

STRESZCZENIE: Przedstawiono strategię obróbki przedmiotów cienkościennych, która stwarza szereg problemów technologicznych związanych ze zmianą kształtów i wymiarów przedmiotu obrabianego, oraz sposoby przeciwdziałania drganiom podczas obróbki skrawaniem, aby nie następowało pogorszenie struktury geometrycznej powierzchni obrabianej – chropowatość powierzchni. Z kolei odkształcenia plastyczne mogą być przyczyną błędów kształtu oraz źródłem naprężeń własnych w warstwie wierzchniej, trudnych do usunięcia, powodujących deformację przedmiotu po obróbce. Podnosi to koszty wytwarzania, zwłaszcza przedmiotów cienkościennych, z uwagi na powstawanie braków i wydłużanie czasu produkcji. W celu poprawy jakości wykonania przedmiotów cienkościennych zastosowano kilka sposobów minimalizacji odchyłek kształtu i chropowatości powierzchni, takich jak: optymalizacja strategii obróbki, podwyższanie prędkości skrawania v_c, optymalizacja parametrów skrawania, zwłaszcza posuwu na ostrze f_z oraz promieniowej głębokości skrawania a_p i szerokości warstwy skrawanej a_e ze względu na minimalizację składowej siły skrawania prostopadłej do powierzchni frezowanej ścianki.

SŁOWA KLUCZOWE: obróbka z wysokimi prędkościami skrawania, frezowanie, konstrukcje cienkościenne

ABSTRACT: Machining operations of thin-walled elements generate a lot of production process issues related to deformations and elastic and plastic displacements of the workpiece. Due to displacements of the milled workpiece, vibrations can occur, and thus, geometric errors may occur on surface in the structure of the workpiece. Furthermore, plastic deformation can also cause shape problems and be a source of internal stresses in the surface layer, which are highly difficult to remove and lead to deformation of the workpiece after machining. Consequently, this leads to an increase in the manufacturing costs of machining operations, especially of thin-walled elements, due to shortages and increased manufacturing time. It is recommended that multiple methods for minimizing machining errors be utilized to improve the quality of thin walled elements, such as: optimization of the machining strategy, increase of the cutting speed v_c, optimization of cutting parameters, especially feed per blade f_z, the radial depth of cut a_e due to the minimization of the cutting force component perpendicular to the surface of the milled wall.

KEYWORDS: high speed machining, milling, thin-walled constructions

BIBLIOGRAFIA / BIBLIOGRAPHY:

• Lundblad M. “Influence of Cutting Tool Geometry on Residual Stress in the Workpiece”. Proc. Third Wave AdvantEdge User’s Conferece. GA. Paper 7. Atlanta 2002.
• Shet C., Deng X. “Residual Stresses and Strains in Orthogonal Metal Cutting”. Int. J. Machine Tools Manuf. 43, 6 (2003): s. 573–587.
• Shih A.J., Yang H.T.Y. “Experimental and Finite Element Predictions of Residual Stresses Due to Orthogonal Metal Cutting”. Int. J. Num. Meth. Eng. 36 (1993): s. 1487–1507.
• Adamski W. “Manufacturing development strategies in aviation industry”. Advances in Manufacturing Science and Technology. 34, 3 (2010): s. 73–84.
• Mativenga P.T., Hon K.K.B. “An experimental study of cutting force in high speed end milling and implications for dynamic force modelling”. Journal of Manufacturing Science and Engineering. 127, 2 (2005): s. 251–261.
• Kuczmaszewski J., Pieśko P., Zawada-Michałowska M. “Influence of milling strategies of thin-walled elements on effectiveness of their manufacturing”. Procedia Engineering. 182 (2017): s. 381–186.
• Zębala W. „Minimalizacja błędów przedmiotów cienkościennych”. Inżynieria Maszyn. 15, 3 (2010): s. 45–54.
• Oczoś K. „Obróbka wysoko wydajna HPC (High Performance Cutting)”. Mechanik. 11 (2004).
• Oczoś K. „Postęp w obróbce skrawaniem. Część III. Obróbka z dużymi prędkościami”. Mechanik. 3 (1998).
• Olearczyk K. „Obróbka z dużymi prędkościami skrawania (HSM)”. Mechanik. 3 (2001).
• Adamski W. „Wybrane problemy projektowania i wytwarzania CAD/CAM w przemyśle maszynowym”. Rzeszów: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, 2012, ISBN 978-83-7199.
• Adamski W. „Analiza przyczyn zmiany kształtu części lotniczych podczas obróbki skrawaniem na maszynach CNC i skuteczne przeciwdziałanie tym zjawiskom”. Mechanik. 1 (2012).
• Włodarczyk M. „Analiza wpływu sił skrawania oraz zamocowania na poziom naprężeń w aspekcie grubości ścianek wybranej konstrukcji kieszeniowej”. Postępy Nauki i Techniki. 8 (2011). Politechnika Lubelska.
• Grzesik W. „Wykorzystanie modelowania numerycznego i technik VR do doskonalenia procesów technologicznych części silnie obciążanych cieplnie i mechanicznie”. Mechanik. 10 (2012): s. 803–817.

DOI: https://doi.org/10.17814/mechanik.2017.8-9.105