ФГБОУ ВО «Тульский государственный университет», Тула, Россия:
А. С. Ямников, докт. техн. наук, профессор кафедры технологии машиностроения, эл. почта: yamnikovas@mail.ru
М. Н. Богомолов, инженер, аспирант кафедры технологии машиностроения

При обработке металлов резанием, как правило, возникают вынужденные или автоколебания. Фрезерная обработка отличается наличием четких периодических воздействий на технологическую систему при смене режущих зубьев. При большой жесткости системы, например при фрезеровании плоскостей блока цилиндров двигателя, эти возмущающие факторы гасятся большой статической и динамической жесткостью системы в совокупности с высокими демпфирующими способностями. Напротив, при обработке нежестких заготовок, к которым относят и тонкостенные втулки, периодические колебания сил резания выводят технологическую систему из состояния равновесия и вызывают значительные вибрации, ухудшающие качество обработанной поверхности. Как показывает практика и специальные исследования, при этом также снижается стойкость режущего инструмента, иногда до катастрофического износа. Можно снизить колебания сил резания путем увеличения числа зубьев во фрезе и уменьшения шага зубьев, однако на фрезах малого диаметра при использовании взаимозаменяемых пластинок из твердого сплава с механическим креплением этот путь невозможен. Возврат к быстрорежущим фрезам нецелесообразен из-за снижения производительности фрезерования и ресурса фрез. Описана разработка центрирующей оправки повышенной виброустойчивости. Проанализированы особенности конструкции оправок как применяемых на производстве, так и описанных в патентной и технической литературе. Предложена конструкция оправки, в которой заготовку устанавливают, жестко базируя по коротким цилиндрическим пояскам на концах отверстия и поджимая винтовым зажимом к базовому торцу. После базирования заготовку разжимают изнутри по всей длине свободного отверстия путем упругой деформации осевым сжатием дополнительной втулки из упругоэластичного материала, расположенную на оправке с зажимными элементами.

1. Кузнецов В. П., Ямникова О. А. Устойчивость технологической системы при нарезании резьбы многорезцовыми головками // СТИН. 2004. № 2. С. 12–14.
2. Bykov G. T., Yamnikov A. S., Yamnikova O. A., Dorokhin N. B. Vibrostability in turning thin-walled pipe by multicutter heads // Russian Engineering Research. 2010. Vol. 30, No. 3. P. 296–299.
3. Ямникова О. А. Построение математической модели колебаний нежесткого вала при обработке резанием // СТИН. 2003. № 1. С. 18–21.
4. Леонтьев Б. В., Леонтьева А. Н. Управление процессом резания с целью устранения вибраций // Вологдинские чтения. Владивосток : Изд-во Дальневосточного федерального университета. 2012. № 80. С. 159–162.
5. Асташев В. К., Корендясев Г. К., Ерофеев В. И. Термомеханическая модель возбуждения автоколебаний при обработке металлов резанием // Вестник Нижегородского университета им. Н. И. Лобачевского. 2013. С. 29–35.
6. Astakhov V. P. Machinability: existing and advanced concepts, chapter 1 in book: Machinability of advanced materials Ed. J. P. Davim. — London : Waley. 2014. P. 1–56.
7. Atkins A. G. Modelling metal cutting using modern ductile fracture mechanics: quantitative explanations for some longstanding problems // International Journal of Mechanical Science. 2003. Vol. 43. P. 373–396.
8. Abushawashi Y., Xiao X., Astakhov V. P. A novel approach for determining material constitutive parameters for a wide range of triaxiality under plane strain loading conditions // International Journal of Mechanical Science. 2013. Vol. 74. P. 133–142.
9. Abushawashi Y., Xiao X., Astakhov V. P. FEM simulation of metal cutting using a new approach to model chip formation // International Journal of Advances in Machining and Forming Operations. 2011. Vol. 3. P. 71–92.
10. Astakhov V. P. Authentication of FEM in metal cutting. Chapter 1 in book Finite Element Method in Manufacturing Processes Ed. J. P. Davim. — New York : Wiley. 2011. P. 1–43.
11. Kalinski K. J., Galewski M. A. Optimal spindle speed determination for vibration reduction during ball-end milling of flexible detailsInternational // Journal of Machine Tools and Manufacture. May 2015. Vol. 92. P. 19–30.
12. Kalinski K., Mazur M., Galewski M. High speed milling vibration surveillance with the use of the map of optimal spindle speeds // Proceedings of the 8th International Conference on High Speed Machining. ENIM. Metz. France. 2010. P. 300–305.
13. Zagórski I., Kulisz M., Semeniuk A., Malec A. Artificial neural network modelling of vibration in the milling of AZ91D alloy. Advances in Science and Technology // Research Journal. Sep. 2017. Vol. 11, Iss. 3. Р. 261–269. DOI: 10.12913/22998624/76546
14. Comak A., Budak E. Modeling dynamics and stability of variable pitch and helix milling tools for development of a design method to maximize chatter stability // Precision Engineering. 2017. Vol. 47. P. 459–468.
15. Wu S., Li R., Liu X., Yang L., Zhu M. Experimental study of thin wall milling chatter stability nonlinear criterion // Procedia CIRP. 2016. Vol. 56. P. 422–427.
16. Yang Y., Zhang W-H., Ma Y-Ch., Wan M. Chatter prediction for the peripheral milling of thin-walled workpieces with curved surfaces // International Journal of Machine Tools & Manufacture. 2016. Vol. 109. P. 36–48.
17. Yusoff A. R. Identifying bifurcation behavior during machining process for an irregular milling tool geometry // Measurement. 2016. Vol. 93. P. 57–66.
18. ГОСТ 8732–78. Трубы стальные бесшовные горячедеформированные. Сортамент (с Изменениями N 1, 2). — 29 с. — Введ. 01.01.1979.
19. ГОСТ 1050–88. Прокат сортовой калиброванный, со специальной отделкой поврехности из углеродистой качественной конструкционной стали. Общие технические условия. — Введ. 01.01.1991.
20. Оборудование для производства метизов. [Электронный ресурс] URL: http://нашаоснастка.рф/catalog/frezernaya_osnastka (дата обращения: 18.12.2018).
21. Ямников А. С., Борискин О. И., Ямникова О. А., Матвеев И. А. Технологическое наследование свойств исходной заготовки в параметрах точности протяженных осесимметричных деталей // Черные металлы. 2017. № 12. С. 50–56.
22. Matveev A. I., Yamnikov A. S. Precision of Long Thin-Walled Axisymmetric Parts in Cutting and Pressure Treatment // Russian Engineering Research. 2018. Vol. 38, No. 9. P. 719–720.
23. Yamnikov A. S., Chuprikov A. O. Chucks For Thin-Walled Blanks // Russian Engineering Research. 2015. Vol. 35, No. 11. P. 838–840.
24. Ямникова О. А., Ямников А. С., Чуприков А. О., Матвеев И. А. Упругие деформации заготовок полых осесимметричных корпусов при закреплении в трехкулачковых патронах // Черные металлы. 2018. № 6. С. 25–30.
25. Пат. RU 2134629 B23Q 3/00. Способ закрепления тонкостенной детали / И. Д. Дубинова, А. Е. Дубинов, Ю. Б. Нижегородцев ; Росс. федеральный ядерный центр — Всеросс. науч.-исслед. ин-т. экспериментальной физики; Министерство Российской Федерации по атомной энергии ; опубл. 20.08.1999.
26. Авт. свид. СССР 663495, B 23 B 31/40, 1979. Способ закрепления тонкостенных деталей / Р. А. Кобылин, Е. С. Сенькин, А. Е. Бойченко, Ф. Б. Ганопольский, В. К. Ганов. Предприятие П/Я Г-4575 ; опубл. 25.05.79, бюл. № 19.
27. Пат. RU 2134182, D 23 D 31/40, 1999. Оправка для центрирования и закрепления тонкостенной детали / В. Г. Смирнов, Б. А. Егоров, Г. В. Смирнов, А. А. Федоров, А. В. Сафьянов ; ОАО Верхнесалдинское металлургич. произв. объед., АОО Челябинский трубопрокатный завод, опубл. 10.08.1999.
28. Пат. RU 2 291 760 C2 B23 B31/40, 2007. Оправка для обработки тонкостенной детали / А. П. Тимофеев. ОАО «Станкотехника» (RU) ; опубл. 20.01.2007.
29. Профилометр-Surftest-SJ-210-PRRUS1344.pdf. [Электронный ресурс]. URL: www.mirstan.ru (дата обращения: 14.12.2018).