Structural improvement of face mills designs based on systems approach

Abstract

Присвячено удосконаленню конструкцій торцевих фрез із круглими пластинами на основі системного підходу. Торцеві фрези з круглими пластинами знаходять широке застосування в машинобудуванні, оскільки вони є універсальними та використовуються як для складного торцевого фрезерування, так і для профільної обробки. Підвищення ефективності різання торцевими фрезами можливе через удосконалення їх конструкцій за такими напрямками: підвищення стійкості інструмента, точності та продуктивності обробки, покращення якості поверхневого шару обробленої поверхні деталі. Аналіз умов роботи ТФ здійснюється поелементно (корпус, хвостовик, ножі, їх розташування тощо). Ці складові розглядаються як одна система. Технологічна система (верстат, пристосування, заготовка, інструмент) представлена як надсистема, яка перебуває під впливом активних, проміжних діючих, реактивних та похідних чинників. Проведено декомпозицію на елементи (різальна, корпусна, базова і кріпильна частини) стандартної торцевої фрези з круглими пластинами та виконано їх системний аналіз щодо виникнення несприятливих умов різання. На основі цього розроблено схему напрямків структурного вдосконалення конструкцій торцевих фрез. Запропоновано технічні вирішення, спрямовані на суттєве підвищення стійкості інструменту, точності та продуктивності обробки, а також покращення якості обробленої поверхні деталі. Наведено основні пропозиції щодо вдосконалення конструкцій ТФ: виконання корпусу торової форми, ступінчасте розміщення ножів по спіралях Ферма, застосування циліндричної передньої поверхні ножів та виконання хвостовика з підвищеною жорсткістю з’єднання. В результаті структурного вдосконалення та синтезу варіантів розроблено концепції удосконалених конструкцій ТФ для різних умов обробки.

The article is devoted to the designs improvement of face mills with round inserts on the basis of a systems approach. The increasing a cutting efficiency with face mills is provided by improving their designs in the following aspects: increasing the tool life, accuracy and productivity, improving the quality of the machined parts surface. Analysis of the operating conditions of the milling cutters is carried out element by element (body, shank, inserts and their location, etc.), these components are considered as one system. The technological system (machine, holder, workpiece, tool) is presented as a supersystem, which is under the influence of active, intermediate acting, reactive and derivative factors. The article decomposes into elements (cutting, body, base and fastening parts) of a standard face mill with round inserts and performs their system analysis relatively the occurrence of adverse cutting conditions. On the basis of this the scheme of structural improvement aspects of face mills designs is developed. As a result of structural improvement and variants synthesis, the authors propose concepts of face mills designs for different machining conditions.