Influence of helical cutting-edge angle on end-milling stability

Abstract

Increasing productivity, machining accuracy and efficient use of resources are important priorities for companies that manufacture competitive products. One of the main problems that hinders these processes is the vibration that occurs during cutting. Various methods are used to suppress vibration, one of which is the use of tools with a variable helical cutting-edge angle. However, when choosing the cutting-edge angle, it is important to consider the types of vibrations that occur during cutting, as they directly affect the efficiency of the milling process. In addition, the use of tools with different cutting-edge geometries, such as wavy, gives positive results in roughing, but becomes ineffective in finishing. The purpose of this paper is to study the effect of the helical cutting-edge angle on the stability of the end-milling at different cutting speeds. Both theoretical aspects and experimental data are considered, which make it possible to evaluate the effectiveness of using tools with different angles of inclination to ensure the stability of the machining process and increase productivity while minimizing vibrations in the most unfavorable third speed zone of oscillations for cutting. To conduct the experiments, a special stand was used to adjust the stiffness of the workpiece, record the vibrations that occur during cutting, and the time of contact between the workpiece and the tool. Підвищення продуктивності, точності обробки та ефективне використання ресурсів є важливими пріоритетами для підприємств, що займаються виготовленням конкурентоспроможної продукції. Однією з основних проблем, що стримує ці процеси, є вібрації, які виникають під час різання. Невеликі коливання мають незначний вплив на якість поверхні деталі, однак, із збільшенням швидкості різання інтенсивність вібрацій зростає, що призводить до зниження точності обробки. Для пригнічення вібрації використовують різні методи, одним з яких є використання інструментів зі змінним кутом нахилу гвинтової різальної крайки. Ці інструменти сприяють зменшенню амплітуди коливань, особливо при високих швидкостях різання. У роботах, що присвячені даній темі, пропонуються різні стратегії, які дозволяють підвищити швидкість видалення матеріалу без виникнення вібрацій за допомогою методів структурної модифікації. Однак при виборі кута нахилу різальної крайки важливо враховувати типи коливань, що виникають під час різання, оскільки вони безпосередньо впливають на ефективність процесу фрезерування.