сотрудник
Ростов-на-Дону, Ростовская область, Россия
сотрудник
Ростов-на-Дону, Ростовская область, Россия
сотрудник
Ростов-на-Дону, Россия
аспирант
Ростов-на-Дону, Ростовская область, Россия
сотрудник
Ростов-на-Дону, Ростовская область, Россия
УДК 539.621 Трение скольжения
ББК 345 Общая технология машиностроения. Обработка металлов
Цель исследования: моделирование температурного распределения на поверхности тяжелонагруженного трибоконтакта «передняя поверхность токарного резца-стружка» с учётом эволюционных изменений в системе резания. Задача, решению которой посвящена статья. Оценка влияния эволюционных изменений комплекса трибодеформационных показателей процесса резания на среднюю и максимальную температуру передней поверхности токарного резца. Методы исследования. Определение контактных температур осуществлялось на основании математического моделирования с использованием данных, полученных в ходе натурных экспериментов при продольном точении заготовок из стали 15Х2НМФА без охлаждения пластинами твёрдого сплава Т15К6. При стойкостных испытаниях определялась длина контакта стружки с передней поверхностью и коэффициент усадки стружки, применяемые для расчёта, а также средняя температура в зоне резания, величина которой использовалась для оценки адекватности полученных цифровым моделированием результатов. Новизна работы. Прогнозирование роста температуры на передней поверхности резца с учётом вклада эволюционных изменений трибодеформационных показателей процесса резания. Результаты исследования. В исследуемой системе резания по результатам стойкостных испытаний зафиксировано снижение коэффициента усадки стружки с течением времени обработки. Произведено моделирование температурного распределения на передней поверхности резца в двух вариантах: с учётом эволюционной перестройки коэффициента усадки стружки и связанных с ним параметров – скорости скольжения и толщины пластически деформированного слоя в стружке, и без учёта их изменений. Установлено, что моделирование с поправкой на изменение трибопоказателей позволяет получить расчётные значения температуры передней поверхности, наиболее близкие к экспериментально зафиксированной средней температуре в зоне резания. Выводы: Прогнозирование контактных температур с поправкой на эволюционные изменения трибодеформационых показателей позволит точнее определить момент в эволюции системы резания, на котором могут быть достигнуты критические значения температуры, и дальнейшая обработка сопряжена с риском критического изнашивания или ухудшения качества обработанной поверхности.
температура, резание, точение, усадка, стружка, деформации, трибосистема
1. Рыжкин А. А. Синергетика изнашивания инструментальных материалов при лезвийной обработке: моногр. / А. А. Рыжкин; Донской гос. техн. ун-т. Ростов-на-Дону: ДГТУ, 2019. 289 с.
2. Рыжкин, А. А. Теплофизические процессы при изнашивании инструментальных режущих материалов /А. А. Рыжкин. Ростов-на-Дону: Издательский центр ДГТУ, 2005. 311 с.
3. Заковоротный В.Л. Влияние производства тепла на динамику процесса резания. Вестник Донского государственного технического университета. 2017;17(3):14-26.
4. Лебедев В.А. Термоэлектрические характеристики процесса точения стальных заготовок твердосплавными пластинами с комбинированными покрытиями. Трение и износ. 2023; 44(2):114-121.
5. Kesriklioglu S. Characterization of Tool-Chip Interface Temperature Measurement With Thermocouple Fabricated Directly on the Rake Face. Journal of Manufacturing Science and Engineering. 2019;141:091008
6. Ślusarczyk Ł. Experimental-Analytical Method for Temperature Determination in the Cutting Zone during Orthogonal Turning of GRADE 2 Titanium Alloy. Materials. 2021;14(15): 4328.
7. Фоминов Е.В. Моделирование температурного распределения на передней поверхности токарного резца с учётом геометрических параметров зоны вторичных пластических деформаций. Транспортное машиностроение. 2023; 2(14): 4-11.
8. Ahmed W. et al. Estimation of temperature in machining with self-propelled rotary tools using finite element method, Journal of Manufacturing Processes. 2021;61:100-110.
9. 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.
10. Чичинадзе А.В. Температурный режим при трении инструментальных материалов с учётом объёмности источника тепловыделения. Трение и износ. 1986;7:43-51.
11. Рыжкин А.А. Применение гидродинамических аналогий для оценки контактной температуры инструмента при высокоскоростной обработке. Вестник ДГТУ. Сер. Трение и износ. 2000;3:35-42.
