10.14489/hb.2026.09.pp.009-016

2026, 09 сентябрь (September)

DOI: 10.14489/hb.2026.09.pp.009-016

Галкин М. Г., Смагин А. С., Похожаев Д. В.
ПОЛУЧЕНИЕ ЭМПИРИЧЕСКОЙ ЗАВИСИМОСТИ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ РЕЖИМА РЕЗАНИЯ НА КАЧЕСТВО ПОВЕРХНОСТИ ПРИ КОНТУРНОЙ ОБРАБОТКЕ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА
(с. 9-16)

Аннотация. При реализации процесса механообработки длинномерных контуров исходных заготовок из композиционных материалов важной задачей является выбор рациональных режимов резания, обеспечивающих высокое качество торцовых поверхностей при сохранении производительности фрезерования контура. При этом для описания большинства проектных процедур процесса механической обработки существуют проблемы, которые связаны с алгоритмом выбора метода решения и моделированием целевой функции в области допустимых решений. В данной работе в качестве алгоритма решения задачи предлагается использование известной методики экстремального планирования эксперимента, позволяющей получить математическую модель исследуемого многофакторного процесса при неполном знании его механизма функционирования. В процессе реализации данного алгоритма в реальных условиях машиностроительного производства выбрана область исследования, установлены основные уровни факторов и интервалы их варьирования в этой области. Проведен полный факторный эксперимент и обработаны его результаты на основе алгебраического полинома, учитывающего как линейные эффекты, так и эффекты взаимодействия факторов. В результате оценивания принятого полинома вычислены доверительные интервалы для коэффициентов регрессии по трем параллельным опытам при значениях факторов на нулевых уровнях. На заключительном этапе была оценена адекватность результирующей математической модели по критерию Фишера. На конечной стадии произведен переход от кодированных значений факторов в математической модели к их натуральным величинам. Далее с использованием целевой функции с натуральными значениями факторов проведен численный эксперимент для сравнительного анализа экспериментального и проектного алгоритмов при использовании различных режущих инструментов из существующего набора фрез. Подобное исследование позволяет упростить процедуру назначения режима обработки исходной заготовки из композиционного материала, при обеспечении заданного качества обрабатываемого контура и сохранении производительности процесса формообразования.

Ключевые слова: режим резания; качество поверхности; композит; контурная обработка; эмпирическая зависимость.

Galkin M. G., Smagin A. S., Рohozhaev D. V.
OBTAINING AN EMPIRICAL DEPENDENCE OF THE EFFECT OF CUTTING MODE PARAMETERS ON SURFACE QUALITY DURING CONTOUR PROCESSING OF COMPOSITE MATERIAL
(pp. 9-16)

Abstract. When implementing the machining process of long contours of raw blanks made of composite materials, an important task is to choose rational cutting modes that ensure high-quality end surfaces while maintaining contour milling performance. At the same time, to describe most of the design procedures of the machining process, there are problems that are associated with the algorithm for choosing the solution method and modeling the objective function in the field of acceptable solutions. In this paper, as an algorithm for solving the problem, it is proposed to use the well-known technique of extreme experimental planning, which makes it possible to obtain a mathematical model of the multifactorial process under study with incomplete knowledge of its functioning mechanism. In the process of implementing this algorithm in real conditions of machine-building production, a research area was selected, the main levels of factors and their variation intervals in this area were established. Next, a complete factorial experiment was conducted and its results were processed based on an algebraic polynomial that takes into account both linear effects and the effects of factor interaction. As a result of evaluating the accepted polynomial, confidence intervals for regression coefficients were calculated for three parallel experiments with factor values at zero levels. At the final stage, the adequacy of the resulting mathematical model was assessed according to the Fisher criterion. At the final stage, a transition was made from the coded values of the factors in the mathematical model to their natural values. Next, using an objective function with natural values of the factors, a numerical experiment was conducted to compare the experimental and design algorithms using various cutting tools from an existing set of milling cutters. Such a study makes it possible to simplify the procedure for assigning a processing mode for an initial billet made of a composite material, while ensuring a given quality of the processed contour and maintaining the productivity of the shaping process. This technique is the subject of consideration in this work.

Keywords: Cutting mode; Surface quality; Composite; Contour treatment; Empirical dependence.

+ - Информация об авторах (About the Authors) Click to collapse

Рус

М. Г. Галкин, А. С. Смагин, Д. В. Похожаев (Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина, Екатеринбург, Россия) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.

Eng

M. G. Galkin, A. S. Smagin, D. V. Рohozhaev (Ural Federal University, Yekaterinburg, Russia) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.

+ - Библиографический список (References) Click to collapse

Рус

1. Макаров В. Ф., Песин М. В., Волковский А. А. Инновационные технологии повышения производительности и качества механической обработки полимерных композиционных материалов // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2023. № 9. C. 27 – 38.
2. Исследование температуры при фрезеровании стеклопластика / С. В. Гайст, А. М. Марков, П. О. Черданцев и др. // Актуальные проблемы в машиностроении. 2016. № 3. С. 123 – 127.
3. Особенности фрезерования полимерных композиционных материалов / А. С. Янюшкин, Д. А. Рычков, Д. В. Лобанов и др. // Системы. Методы. Технологии. 2013. № 2(18). С. 88 – 90.
4. Рычков Д. А., Скрипняк В. А., Янюшкин А. С., Лобанов Д. В. Формирование режущей кромки фрезерного инструмента для обработки слоистых композиционных материалов, армированных стеклянными волокнами // Системы. Методы. Технологии. 2014. № 2(22). С. 42 – 46.
5. Спиридонов А. А. Планирование эксперимента при исследовании технологических процессов. М.: Машиностроение, 1981. 184 с.
6. Адлер Ю. П., Маркова Е. В., Грановский Ю. В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Наука, 1976. 280 с.
7. Налимов В. В., Черновы Н. А. Статистические методы планирования экстремальных экспериментов. М.: Наука: Гл. ред. физ.-мат. лит., 1965. 398 с.
8. Налимов В. В. Теория эксперимента. М.: Наука: Гл. ред. физ.-мат. лит., 1971. 208 с.
9. Спиридонов А. А., Васильев Н. Г. Планирование эксперимента : учеб. пособие. Урал. политехн. ин-т им. С. М. Кирова. Свердловск: УПИ, 1975. 152 с.
10. Солонин С. И. Математическая статистика в технологии машиностроения. М.: Машиностроение, 1972. 215 с.
11. Смирнов Н. В., Дунин-Барковский И. В. Курс теории вероятностей и математической статистики для технических приложений. 2-е изд., испр. и доп. М.: Наука, 1965. 511 с.
12. Влияние режимов резания на шероховатость обработанной поверхности капролона при точении / Г. А. Бобровников, П. П. Ананов, Н. И. Житник и др. В кн.: Технология и автоматизация машиностроения. Вып. 7. Киев: Техника, 1971. С. 127 – 148.

Eng

1. Makarov, V. F., Pesin, M. V., & Volkovsky, A. A. (2023). Innovative technologies for increasing productivity and quality of machining of polymer composite materials. Naukoemkie tekhnologii v mashinostroenii, (9), 27–38. [in Russian language].
2. Gaist, S. V., Markov, A. M., Cherdantsev, P. O., et al. (2016). Investigation of temperature during milling of fiberglass. Aktual'nye problemy v mashinostroenii, (3), 123–127. [in Russian language].
3. Yanyushkin, A. S., Rychkov, D. A., Lobanov, D. V., et al. (2013). Features of milling of polymer composite materials. Sistemy. Metody. Tekhnologii, (2), 88–90. [in Russian language].
4. Rychkov, D. A., Skripnyak, V. A., Yanyushkin, A. S., & Lobanov, D. V. (2014). Formation of the cutting edge of milling tools for processing layered composite materials reinforced with glass fibers. Sistemy. Metody. Tekhnologii, (2), 42–46. [in Russian language].
5. Spiridonov, A. A. (1981). Experimental design in the study of technological processes. Mashinostroenie. [in Russian language].
6. Adler, Yu. P., Markova, E. V., & Granovsky, Yu. V. (1976). Experimental design in the search for optimal conditions (2nd ed., rev. and enl.). Nauka. [in Russian language].
7. Nalimov, V. V., & Chernova, N. A. (1965). Statistical methods of extreme experiment design. Nauka. [in Russian language].
8. Nalimov, V. V. (1971). Theory of experiment. Nauka. [in Russian language].
9. Spiridonov, A. A., & Vasiliev, N. G. (1975). Experimental design: Textbook. UPI. [in Russian language].
10. Solonin, S. I. (1972). Mathematical statistics in mechanical engineering technology. Mashinostroenie. [in Russian language].
11. Smirnov, N. V., & Dunin Barkovsky, I. V. (1965). Course of probability theory and mathematical statistics for technical applications (2nd ed., rev. and enl.). Nauka. [in Russian language].
12. Bobrovnikov, G. A., Ananov, P. P., Zhitnik, N. I., et al. (1971). Influence of cutting conditions on the roughness of the machined surface of caprolon during turning. In Technology and automation of mechanical engineering (Issue 7, pp. 127–148). Tekhnika. [in Russian language].

+ - Заказать электронную версию статьи (Purchase digital version of a single article) Click to collapse

Рус

Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).

DOI: 10.14489/hb.2026.09.pp.009-016

Скопируйте DOI статьи и перейдите по ссылке https://id-spektr.ru/product/pokupka-elektronnoy-stati-iz-zhurnala-spravochnik-inzhenernyy-zhurnal

В комментарии к заказу обязательно укажите DOI статьи.

Eng

This article is available in electronic format (PDF).

DOI: 10.14489/hb.2026.09.pp.009-016

Copy the article DOI and follow the link https://id-spektr.ru/product/pokupka-elektronnoy-stati-iz-zhurnala-spravochnik-inzhenernyy-zhurnal

Please specify the article DOI in the order comments.