Cutting of Complex- Contour Parts Made From Cellular Thin-Walled Honeycomb Structures and Determination of Their Optimal Tool Parameters and Processing Conditions

Abstract

The article presents the results of the research of the cutting process of complex contour products from cellular honeycomb structures based on aluminum alloys, with a cutting tool in the form of a thin narrow blade with double-sided sharpening, reciprocating perpendicular to the wall of the honeycomb structure. The functional dependence of the cutting force and speed on the sharpening angle of the cutting tool blade and its thickness has been established. The optimal distance of the cut plane from the nodal points of the honeycomb structure is determined. The results of numerical simulation and experimental research to determine the optimal processing parameters that ensure the maximum cutting quality are presented. The reliability of the results obtained at the stage of analytical calculations and numerical simulation was confirmed experimentally by full-scale tests. As a result of the research, the optimal parameters and conditions of the cutting process were established: the thickness of the cutting tool is 0.4 mm, the sharpening angle is 20°, the speed of the tool is 5 m/s, the distance of the cut plane from the nodal point is 0.4 of the length of the cell wall. The results of the research can be used in the creation of a fundamentally new technological equipment for processing honeycomb cellular fillers, which have low manufacturability with traditional types of processing, which has found wide application in aviation and space production and makes it possible to produce complex-contour products from cellular honeycomb structures based on aluminum alloys. without additional processing, which increases its speed and reduces the cost

В статье приводятся результаты исследования процесса резания сложно-контурных изделий из ячеистых сотовых структур на основе алюминиевых сплавов, режущим инструментом в виде тонкого узкого лезвия с двухсторонней заточкой, совершающим возвратно-поступательные движения перпендикулярно стенке сотовой структуры. Установлена функциональная зависимость силы и скорости резания от угла заточки лезвия режущего инструмента и его толщины. Определено оптимальное расстояние плоскости реза от узловых точек сотовой структуры. Приводятся результаты численного моделирования и экспериментального исследования по определению оптимальных параметров обработки, обеспечивающих максимальное качество резания. Достоверность результатов, полученных на этапе аналитических вычислений и численного моделирования, была подтверждена экспериментально натурными испытаниями. В результате исследований установлены оптимальные параметры и режимы процесса резания: толщина режущего инструмента 0,4 мм, угол заточки 20°, скорость движения инструмента 5 м/с, расстояние плоскости реза от узловой точки – 0,4 от длины стенки ячейки. Полученные результаты исследования могут найти свое применение при создании принципиально нового технологического оборудования для обработки сотовых ячеистых наполнителей, обладающих низкой технологичностью при традиционных видах обработки, в авиационном и космическом производстве и позволяющих производить из ячеистых сотовых структур на основе алюминиевых сплавов сложно-контурные изделия без дополнительной обработки, что увеличивает ее скорость и снижает себестоимость