сотрудник
Ростов-на-Дону, Ростовская область, Россия
аспирант
Ростов-на-Дону, Ростовская область, Россия
сотрудник
Ростов-на-Дону, Ростовская область, Россия
сотрудник
Ростов-на-Дону, Ростовская область, Россия
аспирант
Ростов-на-Дону, Ростовская область, Россия
ВАК 2.3.7 Компьютерное моделирование и автоматизация проектирования
УДК 621.9 Обработка резанием (снятием стружки).Резка (разделительные операции без образования стружки).Дробление и измельчение.Обработка листового материала.Изготовление резьбы и т.д. Способы (технология), инструменты, машины и приспособления
УДК 539.621 Трение скольжения
ББК 345 Общая технология машиностроения. Обработка металлов
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.
температура, резание, сталь, точение, деформации
1. Patel K.V et al. Physics-Based Simulations of Chip Flow over Micro-Textured Cutting Tool in Orthogonal Cutting of Alloy Steel. Journal of Manufacturing and Materials Processing. 2021;5,65.
2. Botkina D. et al. Digital Twin of a Cutting Tool. Procedia CIRP. 2018; 72:215218.
3. Thangarasu S.K et al. Tool wear prediction in hard turning of EN8 steel using cutting force and surface roughness with artificial neural network. Journal of Mechanical Engineering Science. 2019;234: 329342.
4. Dahbi S. et al. Modeling of cutting performances in turning process using artificial neural networks. International Journal of Engineering Business Management. 2017;1.
5. Ahmed W. et al. Estimation of temperature in machining with self-propelled rotary tools using finite element method, Journal of Manufacturing Processes. 2021;61:100110.
6. Veiga F. et al. Analytical thermal model of orthogonal cutting process for predicting the temperature of the cutting tool with temperature-dependent thermal conductivity. International Journal of Mechanical Sciences. 2021;204: 106524.
7. Gutema E.M. et al. Minimization of Surface Roughness and Temperature during Turning of Aluminum 6061 Using Response Surface Methodology and Desirability Function Analysis. Materials. 2021;15:7638.
8. D'Addona D et al. Thermal Modeling of Tool Temperature Distribution during High Pressure Coolant Assisted Turning of Inconel 718. Materials 2019;12.
9. Чичинадзе А.В. Температурный режим при трении инструментальных материалов с учётом объёмности источника тепловыделения. Трение и износ. 1986;7:4351.
10. Рыжкин А.А. Применение гидродинамических аналогий для оценки контактной температуры инструмента при высокоскоростной обработке. Вестник ДГТУ. Сер. Трение и износ. 2000;3:3542.
11. Grzesik W. Advanced Machining Processes of Metallic Materials: Theory, Modelling, and Applications, second ed./ W. Grzesik. - Elsevier, 2017. - 446 p.
12. Budiwantoro B. et al. The Influence of Shear Angles on the Split Hopkinson Shear Bar Testing. International Journal of Impact Engineering. 2021;149:103787.
