кандидат технических наук;
candidate of technical sciences;
Цель исследования: моделирование температурного распределения вдоль передней поверхности токарного резца для заданного момента эволюции системы резания. Задача, решению которой посвящена статья. Оценка влияния геометрических параметров зоны вторичных пластических деформаций на характеристики температурного распределения для передней поверхности токарного резца. Методы исследования. Определение геометрических параметров пластически деформированного слоя проводилось путём цифрового моделирования контактных процессов методом конечных элементов. Часть исходных данных для компьютерного моделирования и последующая верификация его результатов осуществлялась на основании натурного эксперимента при продольном точении заготовки из нержавеющей стали 12Х18Н9Т твердосплавной пластиной Т15К6. Новизна работы. Прогнозирование температуры на передней поверхности резца для заданного момента эволюции системы резания на основании научного подхода, связанного с применением гидродинамических аналогий к оценке деформационных процессов в обрабатываемом материале и комбинированными данными натурного и цифрового эксперимента. Результаты исследования. Посредством цифрового эксперимента определены границы зоны вторичных пластических деформаций в стружке, затем произведено построение кривой температурного распределения на передней поверхности резца в двух вариантах: для переменной и для постоянной средней толщины деформированного слоя. Установлено, что среднее значение температуры контакта в обоих случаях отличается незначительно и хорошо согласуется с результатами натурного эксперимента. Разница же между максимальными значениями температуры существенна: при переменной толщины слоя расчётная температура на 11% ниже, чем для варианта с постоянным значением данного параметра. Выводы: для расчёта средней температуры на участке вторичных пластических деформаций может быть использовано среднее значение толщины деформированного слоя. В случае решения задач, связанных с определением максимальной температуры в зоне резания, целесообразно учитывать изменение толщины пластически деформированного слоя в стружке вдоль передней поверхности резца.
The study objective: modeling of the temperature distribution along the front surface of the lathe cutter for a given moment of the cutting system evolution. The problem to which the paper is devoted. To evaluate the influence of the geometric parameters of the secondary plastic zone of on the characteristics of the temperature distribution for the front surface of the lathe cutter. Research methods. Geometric parameters of the plastically deformed layer are defined by digital modeling of contact processes by the finite element method. Some initial data for computer modeling and subsequent verification of its results are carried out on the basis of a full-scale experiment with longitudinal turning of a work piece made of stainless steel 12X18H9T with a T15K6 solid-alloy plate. The novelty of the work. Prediction of the temperature on the cutter front surface for a given moment of the cutting system evolution based on a scientific approach of using hydrodynamic analogies to the evaluation of deformation processes in the machined material and combined data of a full-scale and digital experiment. The study results. By means of a digital experiment, the boundaries of the secondary plastic zone in the chip are determined, then a temperature distribution curve is made on the cutter front surface in two variants: for variable and for a constant average thickness of the deformed layer. It is found that the average value of the contact temperature in both cases differs slightly and agrees well with the results of the full-scale experiment. The difference between the maximum temperature values is significant: with a variable layer thickness, the calculated temperature is 11% lower than for the variant with a constant value of this parameter. Conclusions: to calculate the average temperature in the secondary plastic zone, the average value of the deformed layer thickness can be used. In the case of solving problems related to determining the maximum temperature in the cutting zone, it is advisable to take into account the change in the thickness of the plastically deformed layer in the chip along the cutter front surface.