Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, Санкт-Петербург, Россия

А. Д. Халимоненко, доцент кафедры машиностроения, канд. техн. наук, эл. почта: Khalimonenko_AD@pers.spmi.ru

В. Г. Куфаев, аспирант кафедры машиностроения, эл. почта: kufaev1999@mail.ru

АО «Диаконт», Санкт-Петербург, Россия
Ю. Р. Шмакова, инженер-технолог, эл. почта: shmakova.1999@list.ru

Санкт-Петербургский гуманитарный университет профсоюзов, Санкт-Петербург, Россия
О. Н. Адмакина, старший преподаватель кафедры информатики и математики, эл. почта: spszk1@yandex.ru

Изучена возможность высокоскоростной обработки деформируемых алюминиевых сплавов. Отмечены особенности высокоскоростного фрезерования по сравнению с традиционными методами обработки. По результатам проведенных экспериментов при высокоскоростной обработке деформируемых алюминиевых сплавов в первой серии опытов выявлены зависимости силы резания от скорости резания при фрезеровании с постоянными значениями подачи на зуб фрезы, ширины и глубины фрезерования. Во второй серии опытов выявлены зависимости силы резания от скорости резания при фрезеровании с постоянными значениями минутной подачи, ширины и глубины фрезерования. Определена зависимость шероховатости обработанной методом высокоскоростного фрезерования поверхности от скорости резания при постоянных значениях подачи на зуб фрезы и минутной подачи. Анализ полученных при проведении экспериментов данных позволил установить, что при сохранении постоянной подачи на зуб и увеличении скорости резания до значений высокоскоростной обработки сила резания снижается в 1,5 раза, при этом резко возрастает производительность фрезерования. При снижении подачи на зуб и постоянной минутной подаче при высокоскоростном фрезеровании сила резания уменьшается более чем в 2,5 раза по сравнению с режимами резания при обычном фрезеровании. Полученные при проведении исследований результаты предлагается использовать в практической деятельности машиностроительных предприятий и создании базы данных по режимам резания при высокоскоростной обработке деформируемых алюминиевых сплавов и других материалов.

1. Сербин Д. В., Дмитриев А. Н. Экспериментальные исследования теплового способа бурения плавлением скважины в ледовом массиве с одновременным контролируемым расширением ее диаметра // Записки Горного института. 2022. Т. 257. С. 833–842. DOI: 10.31897/PMI.2022.82
2. Шишлянников Д. И., Зверев В. Ю., Звонарева А. Г., Фролов С. А., Иванченко А. А. Оценка энергоэффективности функционирования и увеличение наработки гидравлических приводов установок штанговых скважинных насосов в осложненных условиях эксплуатации // Записки Горного института. 2023. Т. 261. С. 349–362.
3. Михайлов А. В., Казаков Ю. А., Гарифуллин Д. Р., Короткова О. Ю. и др. Анализ структуры мобильного комплекса для добычи органогенного сырья карьерным способом // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2022. Т. 6-1. С. 317-330. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_61_0_317
4. Болобов В. И., Плащинский В. А. Об оценке энергоемкости при раскалывании фрагментов породы // Обогащение руд. 2023. № 2. С. 3–8.
5. Юнгмейстер Д. А., Тимофеев М. И., Исаев А. И., Гасымов Э. Э. Совершенствование исполнительного органа тоннелепроходческого механизированного комплекса S-782 // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2023. Т. 1. С. 107–118. DOI: 10.25018/0236_1493_2023_1_0_107
6. Gabov V. V., Zadkov D. A., Babyr N. V., Fangwei X. Nonimpact rock pressure regulation with energy recovery into the hydraulic system of the longwall powered support // Eurasian Mining. 2021. Vol. 2. P. 55–59.
7. Olt J., Maksarov V. V., Efimov A. E. Improving the Surface Quality of Titanium-Alloy Components in Machining // Russian Engineering Research. 2023. Vol. 43, Iss. 2. P. 195–198. DOI: 10.3103/S1068798X23030255
8. Vasilko K., Murčinková Z. Reduction in total production cycle time by the tool holder for the automated cutting insert quick exchange and by the double cutting tool holder // Journal of Manufacturing and Materials Processing. 2023. Vol. 7, Iss. 3. 99. DOI: 10.3390/jmmp7030099
9. Максаров В. В., Попов М. А., Захарова В. П. Влияние параметров магнитно-абразивной обработки на керамический режущий инструмент для технологического обеспечения качества прецизионных изделий из хладостойких сталей // Черные металлы. 2023. № 1. С. 67–73.
10. Шибанов Д. А., Иванов С. Л., Шешукова Е. И., Недашковская Е. С. Эффективность функционирования карьерного экскаватора как эргатической системы // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2023. № 11-1. С. 144–158. DOI: 10.25018/0236_1493_2023_111_0_144
11. Zhukov I. A., Martyushev N. V., Zyukin D. A., Azimov A. M. et al. Modification of hydraulic hammers used in repair of metallurgical units // Metallurgist. 2023. Vol. 66, Iss. 11-12. P. 1644–1652. DOI: 10.1007/s11015-023-01480-w
12. Иванов С. Л., Иванова П. В., Кувшинкин С. Ю. Оценка наработки карьерных экскаваторов перспективного модельного ря да в реальных условиях эксплуатации / / Записки Горного института. 2020. № 242. С. 228–233. DOI: 10.31897/pmi.2020.2.228
13. Кульчицкий А. А., Мансурова О. К., Николаев М. Ю. Распознавание дефектов грузоподъемных канатов металлургического оборудования оптическим методом с помощью нейронных сетей // Черные металлы. 2023. № 3. С. 81–88.
14. Shishlyannikov D. I., Zverev V. Yu., Ivanchenko A. A., Zvonarev I. E. Increasing the time between failures of electric submersible pumps for oil production with high content of mechanical impurities // Applied Sciences. 2022. Vol. 12, Iss. 1. 64. DOI: 10.3390/app12010064
15. Zhang J., Huang X., Kang X., Yi H. et al. Energy field-assisted high-speed dry milling green machining technology for difficult-to-machine metal materials // Frontiers of Mechanical Engineering. 2023. Vol. 18, Iss. 2. 28. DOI: 10.1007/s11465-022-0744-9
16. Shipulin L. V., Ardashev D. V. Concept of designing high-speed processing operations based on complex process simulation // Procedia Manufacturing. 2020. Vol. 46, Iss. 12. P. 64–69. DOI: 10.1016/j.promfg.2020.03.011
17. Chen Y., Cao H. J., Yang X. Research on load distribution characteristic on the cutting edge in high-speed gear hobbing process // Journal of Mechanical Engineering. 2017. Vol. 53, Iss. 15. P. 181–187. DOI: 10.3901/JME.2017.15.181
18. ГОСТ Р 58582–2019. Фрезы для высокоскоростной обработки. Требования безопасности. — Введ. 01.01.2021.
19. Kim S. W., Lee D. W., Kang M. C., Kim J. S. Evaluation of machinability by cutting environments in high-speed milling of difficult-to-cut materials // Journal of Materials Processing Technology. 2001. Vol. 111, Iss. 1-3. P. 256-260. DOI: 10.1016/S0924-0136(01)00529-5
20. Hideaki O., Koji U., Ippei K., Junichi H. et al. High speed milling processes with long oblique cutting edges // Journal of Manufacturing Processes. 2015. Vol. 19. P. 95–101. DOI: 10.1016/j.jmapro.2015.06.004
21. Dyakonov A. A., Herreinstein A. V., Degtyareva-Kashutina A. S. Thermophysical problem for high-speed processing // Materials Today Proceedings. 2019. Vol. 11. P. 46–52. 10.1016/j.matpr. 2018.12.105

22. Бажин В. Ю., Устинова Я. В., Федоров С. Н., Шалаби М. Э. Х. Повышение энергетической эффективности руднотермических печей при плавке алюмокремниевого сырья // Записки Горного института. 2023. Т. 261. С. 384–391.
23. Alattar A. L., Nikitina L. N., Bazhin V. Y. Increase in the physicomechanical properties of aluminum alloys reinforced with boron carbide particles // Russian Metallurgy (Metally). 2023. Vol. 6. P. 688–694. DOI: 10.1134/S0036029523060071
24. Пиирайнен В. Ю. Баринкова А. А. Разработка композиционных материалов на основе красного шлама // Обогащение руд. 2023. № 3. С. 37–43.
25. Rao B., Shin Y. C. Analysis on high-speed face-milling of 7075-T6 aluminum using carbide and diamond cutters // International Journal of Machine Tools & Manufacture. 2001. Vol. 41, Iss. 12. P. 1763-1781. DOI: 10.1016/S0890-6955(01)00033-5
26. Hricova J., Kovac M., Sugar P. Experimental investigation of high speed milling of aluminium alloy // Tehnicki vjesnik - Technical Gazette. 2014. Vol. 21, Iss. 4. P. 773–777.
27. Широких Э. В., Косьянова А. К. Эффективность применения СТМ для высокоскоростной обработки алюминиевых сплавов металлов // Комплексные проблемы развития науки, образования и экономики региона. 2014. № 2. С. 96–101.
28. Николаев А. Ю., Савилов А. В. Повышение эффективности подготовки производства при высокоскоростном фрезеровании деталей из высокопрочных алюминиевых сплавов // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2021. № 2. С. 36–40. DOI: 10.30987/2223-4608-2021-2-36-40
29. Патраев Е. В., Вакулин М. С., Гордеев Ю. И., Ясинский В. Б. Высокоскоростное микрофрезерование деталей из композиционных материалов и алюминиевых сплавов // Известия вузов. Машиностроение. 2021. № 12. С. 62–72. DOI: 10.18698/0536-1044-2021-12-62-72
30. Vogler M. P., Devor R. E., Kapoor S. G. On the modeling and analysis of machining performance in micro-end milling // Journal of Manufacturing Science and Engineering. 2004. Vol. 126, Iss. 4. P. 685–694. DOI: 10.1115/1.1813470
31. Basova T. V., Andreev Y. S, Basova M. V. The development of cutting tools active control methodology for numerical control milling machines // International Ural Conference on Electrical Power Engineering (UralCon). 2022. P. 108–112. DOI: 10.1109/UralCon54942.2022.9906666
32. Ershov D. Y., Zlotnikov E. G., Timofeev D. Y. Analysis of proper fluctuations of technological systems // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019. Vol. 560, Iss. 1. 012015. DOI: 10.1088/1757-899X/560/1/012015
33. Зубарев Ю. М., Круглов А. И., Афанасенков М. А. Выбор модифицирующих элементов для направления свойств функциональных барьерных подслоев поверхностного слоя инструментального материала // Известия Волгоградского государственного технического университета. 2015. № 11. С. 18–20.
34. Пряхин Е. И., Михайлов А. В., Сивенков А. В. Технологические особенности поверхностного легирования металлических изделий Cr – Ni-комплексами в среде расплавов легкоплавких металлов // Черные металлы. 2023. № 2. С. 58–65.
35. Справочник технолога-машиностроителя. Т. 2 / под ред. А. М. Дальского и др. — М. : Машиностроение, 2001. С. 402–412.
36. Максаров В. В. Кексин А. И., Филипенко И. А. Влияние процесса магнитно-абразивной обработки на шероховатость плоских изделий из алюминиевого сплава марки Амц // Цветные металлы. 2023. № 7. С. 82–87.
37. Maksimov D., Shcheglova R., Klochkov D. Technological assurance of the quality of processing of products from aluminum alloys with a complex geometric shape using magnetic abrasive processing // E3S Web of Conferences. 2021. Vol. 326. 00033. DOI: 10.1051/e3sconf/202132600033