Особенности процессов высокоскоростного фрезерования сложнопрофильным инструментом при обработке алюминиевых сплавов и композиционных материалов

Комплексными расчетными и экспериментальными исследованиями обоснованы рациональные режимы фрезоточения сложноконтурных равноосных поверхностей с высокой точностью формы, размеров и параметрами шероховатости. В качестве материала заготовки для изготовления новых оригинальных конструкций инструментов использовались прутки из наноструктурированного твердосплавного композита (полученные экструзией бимодальных порошковых смесей WC-Co-Al2O3) c повышенными показателями по прочности, трещиностойкости и термостойкости. Совокупность этих свойств является необходимой предпосылкой для эффективной работы разработанных конструкций многолезвийных фрез на высоких скоростях резания и в условиях переменных циклических нагрузок. Более сложная кинематика совместного вращательного движения инструмента при фрезоточении диктует необходимость новых подходов при назначении рациональных режимов резания. Для получения достоверных расчетных формул предварительно были проведены численные эксперименты, в том числе симуляция процесса обработки с использованием интегрированной среды разработки VisualStudio, в которой поддерживается технология WindowsForms. Возможность отображения графических 3D-объектов была реализована за счет дополнительного программного продукта в виде геометрического ядра Open CASCADE. Численные эксперименты с использованием программных продуктов MathCAD и основанные на аналитических положениях, предложенных в работе, позволили оценить влияние режимов резания, геометрических параметров режущей части инструмента (профиля и количества зубьев), кинематики относительного перемещения в системе «инструмент - деталь» на форму поверхностей и параметры контура (шероховатости, получаемые при фрезоточении. Разработана методика, алгоритм и программа автоматизированного расчета режимов резания, которая верифицирована при проведении натурных экспериментов и изготовлении сложнопрофильных деталей из алюминиевых сплавов для приводов изделий аэрокосмической отрасли (в форме РК-профиля и деталей цевочной передачи механизмов наведения). При этом на основании 3D-модели изделий создавались управляющие программы для станков с ЧПУ с использованием MasterCAM. Практическая значимость и технико-экономическая эффективность предложенных конструкторско-технологических решений для аэрокосмической отрасли заключается в повышении производительности и снижении трудоемкости обработки (в сравнении с базовыми вариантами) за счет использования новых многолезвийных твердосплавных инструментов для высокоскоростного фрезерования (в том числе при обработке композиционных материалов).