Utilize este identificador para referenciar este registo: http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/35888

Título: Investigation of geometrical parameters in screw surfaces whirling process
Outros títulos: Дослідження геометричних параметрів процесу вихрового нарізання гвинтових поверхонь
Autor: Дячун, Андрій Євгенович Євгенович
Васильків, Василь Васильович
Король, Олег Іванович
Михайлюк, Володимир Петрович
Головатий, Іван Васильович
Курась, Андрій Олегович
Diachun, Andriy
Vasylkiv, Vasyl
Korol, Oleg
Myhailiuk, Volodymyr
Golovatyi, Ivan
Kuras, Andriy
Affiliation: Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя, Тернопіль, Україна
Ternopil Ivan Puluj National Technical University, Ternopil, Ukraine
Bibliographic description (Ukraine): Investigation of geometrical parameters in screw surfaces whirling process / Andriy Diachun, Vasyl Vasylkiv, Oleg Korol, Volodymyr Myhailiuk, Ivan Golovatyi, Andriy Kuras // Scientific Journal of TNTU. — Tern. : TNTU, 2021. — Vol 101. — No 1. — P. 68–78.
Bibliographic description (International): Diachun A., Vasylkiv V., Korol O., Myhailiuk V., Golovatyi I., Kuras A. (2021) Investigation of geometrical parameters in screw surfaces whirling process. Scientific Journal of TNTU (Tern.), vol. 101, no 1, pp. 68-78.
Is part of: Вісник Тернопільського національного технічного університету, 1 (101), 2021
Scientific Journal of the Ternopil National Technical University, 1 (101), 2021
Journal/Collection: Вісник Тернопільського національного технічного університету
Issue: 1
Volume: 101
Data: 23-Mar-2021
Submitted date: 21-Jan-2021
Date of entry: 8-Set-2021
Editora: ТНТУ
TNTU
Place of the edition/event: Тернопіль
Ternopil
DOI: https://doi.org/10.33108/visnyk_tntu2021.01.068
UDC: 621.992
Palavras-chave: гвинтова поверхня
траєкторія
процес вихрового нарізування
вихрова головка
screw surface
trajectory
whirling process
whirling ring
Number of pages: 11
Page range: 68-78
Start page: 68
End page: 78
Resumo: Розкрито, що одним із прогресивних способів формоутворення гвинтових поверхонь є процес вихрового нарізування, що дозволяє формувати гвинтові поверхні на зовнішній циліндричній поверхні за один прохід на токарному верстаті, використовуючи кілька різців. Під час різання можна регулювати товщину шару металу, що зрізується одним різцем за рахунок зміни частот обертання заготовки та вихрової головки. В процесі вихрового нарізування гвинтової поверхні відбувається взаємний рух заготовки та різця, що призводить до формування обробленої поверхні, яка визначається певною геометричною кривою. Відстань між послідовними витками кривої в межах заготовки визначає товщину шару металу, що зрізується за один період контакту між заготовкою та різцем. Представлено дослідження параметрів процесу вихрового нарізування гвинтових поверхонь. Отримано рівняння траєкторії взаємного руху заготовки та різця у параметричній формі з урахуванням переміщення вихрової головки вздовж заготовки, використовуючи множення вектора вершини різця на матриці переходу, що визначають зміщення центру обертання вихрової головки відносно центру обертання заготовки, обертового руху вихрової головки та переміщення вихрової головки вздовж заготовки. Побудовано відповідні графіки, які дозволяють зробити висновок, що підвищення частоти обертання вихрової головки призводить до зменшення товщини шару металу, що зрізується за один період контакту між заготовкою та різцем. Також графіки показали, що визначальним є співвідношення між частотами обертань вихрової головки та заготовки. Чим більше таке співвідношення, тим меншою є товщина зрізаного шару. Отримані рівняння дозволяють, використовуючи відповідне прикладне програмне забезпечення, визначати й прогнозувати форму й товщину зрізаних шарів матеріалу циліндричної заготовки кожним різцем вихрової головки на основі побудованих графіків, візуально спостерігати зміну траєкторії руху різця при зміні режимів різання та параметрів обробленої поверхні.
The investigation of the parameters in screw surfaces whirling process is presented. The equation of the trajectory of relative movement of the workpiece and the cutter in parametric form taking into account the movement of the whirling ring along the workpiece is obtained. Appropriate graphs are plotted, which allow to make the conclusion that increasing the rotational speed of the whirling ring results the decrease in the thickness of the metal layer, which is cut during one period of contact between the workpiece and the cutter. It is also show on the graphs that the ratio between the rotational speeds of the whirling ring and the workpiece is decisive. The greater this ratio, the smaller the thickness of the cut layer. The obtained equations make it possible, using the appropriate application software, to determine and predict the shape and thickness of the material cut layers in the cylindrical workpiece by each cutter in whirling ring based on plotted graphs, visually observe the change of trajectory movement when changing cutting conditions and machined surface parameters. Key words: screw surface, trajectory, whirling process, whirling ring.
URI: http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/35888
ISSN: 2522-4433
Copyright owner: © Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя, 2021
URL for reference material: https://doi.org/10.33108/visnyk_tntu2017.04.119
https://doi.org/10.33108/visnyk_tntu2019.04.057
https://doi.org/10.1016/j.cirp.2018.03.016
https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2020.105419
https://doi.org/10.33108/visnyk_tntu2019.01.070
https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2019.05.008
https://doi.org/10.1016/j.simpat.2013.12.011
https://doi.org/10.1016/j.procir.2019.01.028
https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.118181
https://doi.org/10.1109/CAOL46282.2019.9019544
https://doi.org/10.1088/1757-899X/1018/1/012014
References (Ukraine): 1. Ляшук О. Л., Дячун А. Є., Третьяков О. Л. Дослідження деформації заготовки в процесі нарізання зовнішніх радіусних канавок пристроєм із декількома різцями. Перспективні технології та прилади. Зб. наук. праць. 2018. Вип. 12. С. 105-110.
2. Ляшук О. Л., Дячун А. Є., Клендій В. М., Третьяков О. Л. Дослідження силових параметрів процесу зміцнення гвинтових поверхонь робочих органів деформуючими пуансонами. Розвідка та розробка нафтових і газових родовищ. 2018. № 1 (66). С. 38-43.
3. Stepchyn Y., Otamanskyi V. Decrease of surfaces roughness for parts processed with edge tool by improvement of the lathe working components uniform feed. Scientific Journal of the Ternopil National Technical University. 2017. № 4 (88). P. 119-128. DOI: https://doi.org/10.33108/visnyk_tntu2017.04.119
4. Kryvyi P., Krupa V., Kobelnyk V., Kosiv Y. Substantiation of parameters for three-cutter boring head with allowance and feed distribution and asymmetric cutter position. Scientific Journal of the Ternopil National Technical University. 2019. № 4 (96). P. 57-69. DOI: https://doi.org/10.33108/visnyk_tntu2019.04.057
5. Cheng, E. & Tsai, Tung & Lin, Ming & Wu, Xian & Yeh, Nan & Pan, Bo & Chen, Yi & Kuo, Shien Study of using internal thread whirling in machining titanium dental implant. Applied Mechanics and Materials. 2012. 268–270: 436–441. DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMM.268-270.436
6. Masakazu Soshi, Franco Rigolone, Jennifer Sheffield, Kazuo Yamazaki Development of a directly-driven thread whirling unit with advanced tool materials for mass-production of implantable medical parts. CIRP Annals. 2018. Volume 67. Issue 1. P. 117-120. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cirp.2018.03.016
7. Lexiang Wang, Yan He, Yulin Wang, Yufeng Li, Chao Liu, Shilong Wang, Yan Wang Analytical modeling of material removal mechanism in dry whirling milling process considering geometry, kinematics and mechanics. International Journal of Mechanical Sciences. 2020. Volume 172. 105419. ISSN 0020-7403. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2020.105419
8. Hlembotska L., Balytska N., Melnychuk P., Melnyk O. Computer modelling of power load of face mill cutters with cylindrical rake face of during difficult-to-cut materials machining. Scientific Journal of the Ternopil National Technical University. 2019. № 1 (93). P. 70–80. DOI: https://doi.org/10.33108/visnyk_tntu2019.01.070
9. Yan He, Chao Liu, Yulin Wang, Yufeng Li, Shilong Wang, Lexiang Wang, Yan Wang Analytical modeling of temperature distribution in lead-screw whirling milling considering the transient un-deformed chip geometry. International Journal of Mechanical Sciences. 2019. Volumes 157–158. P. 619–632. ISSN 0020-7403. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2019.05.008
10. Shu-quan Song, Dun-wen Zuo Modelling and simulation of whirling process based on equivalent cutting volume. Simulation Modelling Practice and Theory. 2014. Volume 42. P. 98–106. ISSN 1569-190X. DOI: https://doi.org/10.1016/j.simpat.2013.12.011
11. Lexiang Wang, Yan He, Yufeng Li, Yulin Wang, Chao Liu, Xuehui Liu, Yan Wang Modeling and analysis of specific cutting energy of whirling milling process based on cutting parameters. Procedia CIRP. 2019. Volume 80. P. 56–61. ISSN 2212-8271. DOI: https://doi.org/10.1016/j.procir.2019.01.028
12. Yan He, Lexiang Wang, Yulin Wang, Yufeng Li, Shilong Wang, Yan Wang, Chao Liu, Chuanpeng Hao An analytical model for predicting specific cutting energy in whirling milling process. Journal of Cleaner Production. 2019. Volume 240. 118181. ISSN 0959-6526. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.118181
13. Роп’як Л. Я., Маковійчук М. В., Рогаль О. В. Теоретичне дослідження зміни кута підйому гвинтової лінії конічних різьб. Резание и инструменты в технологических системах. 2015. Вып. 85. С. 252–262.
14. Pryhorovska T., Ropyak L., Pryhorovska T. Machining error influnce on stress state of conical thread joint details. 2019. IEEE 8th International Conference on Advanced Optoelectronics and Lasers (CAOL). Sozopol, 2019. P. 493–497. DOI: https://doi.org/10.1109/CAOL46282.2019.9019544
15. Ropyak L. Ya., Vytvytskyi V. S., Velychkovych A. S., Pryhorovska T. O., Shovkoplias M. V. Study on grinding mode effect on external conical thread quality. 11th Int. Conf. on Advanced Manufacturing Technologies (ICAMaT 2020). Oct 29th, 2020, Bucharest, Romania. IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. 2021. 1018, 012014. DOI: https://doi.org/10.1088/1757-899X/1018/1/012014
References (International): 1. Liashuk O. L., Diachun A. Ye., Tretiakov O. L. Doslidzhennya deformatsiyi zahotovky v protsesi narizannya zovnishnikh radiusnykh kanavok prystroyem iz dekil'koma riztsyamy. Perspektyvni tekhnolohiyi ta prylady. 2018. Volume. 12. P. 105–110. [In Ukrainian].
2. Liashuk O. L., Diachun A. Ye., Klendiy V. M., Tretiakov O. L. Doslidzhennya sylovykh parametriv protsesu zmitsnennya hvyntovykh poverkhon' robochykh orhaniv deformuyuchymy puansonamy, Rozvidka ta rozrobka naftovykh i hazovykh rodovyshch. 2018. No. 1 (66). P. 38–43. [In Ukrainian].
3. Stepchyn Y., Otamanskyi V. Decrease of surfaces roughness for parts processed with edge tool by improvement of the lathe working components uniform feed. Scientific Journal of the Ternopil National Technical University. Ternopil. 2017. No. 4 (88). P. 119–128. DOI: https://doi.org/10.33108/visnyk_tntu2017.04.119
4. Kryvyi P., Krupa V., Kobelnyk V., Kosiv Y. Substantiation of parameters for three-cutter boring head with allowance and feed distribution and asymmetric cutter position. Scientific Journal of the Ternopil National Technical University. Ternopil. 2019. No. 4 (96). P. 57–69. DOI: https://doi.org/10.33108/visnyk_tntu2019.04.057
5. Cheng, E. & Tsai, Tung & Lin, Ming & Wu, Xian & Yeh, Nan & Pan, Bo & Chen, Yi & Kuo, Shien. Study of using internal thread whirling in machining titanium dental implant. Applied Mechanics and Materials. 2012. 268–270: 436–441. DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMM.268-270.436
6. Masakazu Soshi, Franco Rigolone, Jennifer Sheffield, Kazuo Yamazaki. Development of a directly-driven thread whirling unit with advanced tool materials for mass-production of implantable medical parts, CIRP Annals. Volume 67. Issue 1. 2018. P. 117–120. ISSN 0007-8506. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cirp.2018.03.016
7. Lexiang Wang, Yan He, Yulin Wang, Yufeng Li, Chao Liu, Shilong Wang, Yan Wang. Analytical modeling of material removal mechanism in dry whirling milling process considering geometry, kinematics and mechanics. International Journal of Mechanical Sciences. Volume 172. 2020. 105419. ISSN 0020-7403. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2020.105419
8. Hlembotska L., Balytska N., Melnychuk P., Melnyk O. Computer modelling of power load of face mill cutters with cylindrical rake face of during difficult-to-cut materials machining. Scientific Journal of the Ternopil National Technical University. Ternopil. 2019. № 1 (93). P. 70–80. DOI: https://doi.org/10.33108/visnyk_tntu2019.01.070
9. Yan He, Chao Liu, Yulin Wang, Yufeng Li, Shilong Wang, Lexiang Wang, Yan Wang. Analytical modeling of temperature distribution in lead-screw whirling milling considering the transient un-deformed chip geometry. International Journal of Mechanical Sciences. Volumes 157–158. 2019. P. 619–632. ISSN 0020-7403. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2019.05.008
10. Shu-quan Song, Dun-wen Zuo. Modelling and simulation of whirling process based on equivalent cutting volume. Simulation Modelling Practice and Theory. Volume 42. 2014. P. 98–106. ISSN 1569-190X. DOI: https://doi.org/10.1016/j.simpat.2013.12.011
11. Lexiang Wang, Yan He, Yufeng Li, Yulin Wang, Chao Liu, Xuehui Liu, Yan Wang. Modeling and analysis of specific cutting energy of whirling milling process based on cutting parameters, Procedia CIRP. Volume 80. 2019. P. 56–61. ISSN 2212-8271. DOI: https://doi.org/10.1016/j.procir.2019.01.028
12. Yan He, Lexiang Wang, Yulin Wang, Yufeng Li, Shilong Wang, Yan Wang, Chao Liu, Chuanpeng Hao. An analytical model for predicting specific cutting energy in whirling milling process, Journal of Cleaner Production. Volume 240. 2019. 118181. ISSN 0959-6526. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.118181
13. Rop"yak L. Ya., M. V. Makoviychuk, O. V. Rohal'. Teoretychne doslidzhennya zminy kuta pidyomu hvyntovoyi liniyi konichnykh riz'b. Rezaniye i instrumyenty v tekhnolohichyeskikh sistyemakh. Volume 8. 2015. P. 252–262. [In Ukrainian].
14. Pryhorovska T., Ropyak L. Machining error influnce on stress state of conical thread joint details, 2019 IEEE 8th International Conference on Advanced Optoelectronics and Lasers (CAOL). 2019. P. 493–497. DOI: https://doi.org/10.1109/CAOL46282.2019.9019544
15. Ropyak L. Ya., Vytvytskyi V. S., Velychkovych A. S., Pryhorovska T. O., Shovkoplias M. V. Study on grinding mode effect on external conical thread quality, 11th Int. Conf. on Advanced Manufacturing Technologies (ICAMaT 2020). Oct 29th, 2020, Bucharest, Romania. IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering, 2021, 1018, 012014. DOI: https://doi.org/10.1088/1757-899X/1018/1/012014
Content type: Article
Aparece nas colecções:Вісник ТНТУ, 2021, № 1 (101)



Todos os registos no repositório estão protegidos por leis de copyright, com todos os direitos reservados.