CC BY
0"Ilm-fan muammolari tadqiqotchilar talqinida" mavzusidagi respublika ilmiy konferensiyasi
УДК 621.91
ИССЛЕДОВАНИЕ МОДЕЛЕЙ ПРОЦЕССОВ СТРУЖКООБРАЗОВАНИЯ ПРИ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ ТРУДНООБРАБАТЫВАЕМЫХ
СПЛАВОВ
Исаев Д. Т.1, Уразманова З. Р.2,
1 доц. phd Доктор, Навоийского Государственного горно-технологического
университета (НГГТУ) 1Магистрант Навоийского Государственного горно-технологического
университета (НГГТУ)
Аннотация. В данной работе рассматриваются процессы стружкообразования при механической обработке труднообрабатываемых металлических сплавов, таких как высокопрочные стали и титановые сплавы. Исследование акцентируется на влиянии критических скоростей резания, вызывающих изменение характера стружкообразования, что является актуальной проблемой в современном машиностроении [1].
Ключевые слова: упругопластические деформации,
труднообрабатываемые материалы, термомеханический анализ, управление процессом резания.
Введение. С помощью метода конечных элементов (МКЭ) и программного комплекса DEFORM 2-D была разработана практическая модель, учитывающая взаимодействие упругопластических деформаций в первичной зоне стружкообразования [2]. Модель подтверждена экспериментальными данными, показывающими, что при скорости резания выше 150 м/мин переход от сливного к сегментному стружкообразованию наблюдается в 78% случаев. Это ведет к значительному ухудшению качества обработанной поверхности и снижению стойкости инструмента на 30-40% [3].
"Нт^ап тиатто1ап tadqiqotchilar talqinida" mavzusidagi ^риЬНка Итгу konferensiyasi
Методика исследования. Анализ динамической устойчивости технологической системы показал, что адиабатическое повышение температуры в зоне сдвига может достигать 1000 °С и выше, что приводит к падению прочности обрабатываемого материала до 50% (см. рис.1). Установлено, что при высокоскоростном резании сегментное стружкообразование связано с высокими значениями пластических деформаций (е = 4-6) и скоростей деформаций (е = 10А5 - 10А6 с-1), что негативно сказывается на точности обработки и стойкости инструмента [4].
Работа подчеркивает важность термомеханического анализа, который позволяет предсказывать критические режимы резания, способствующие улучшению процессов обработки. Результаты исследования могут быть использованы для оптимизации технологических процессов, что позволит снизить уровень дефектов продукции на 15-20% и повысить общую производительность на 25%.
Деформация 1Ые
1000 900
га
!= 800
. 700 а>
| 600 | 500 | 400 £ 300 200 100 0
а) б)
Рис. 1 а) Диаграммы деформирования стали 12Х18Н10Т (АШ 321), б) Диаграммы деформирования стали 45 (А1Б1 1045)
Результаты и обсуждение. Результаты расчета циклической частоты формирования элементов стружки в зависимости от скорости резания V и подачи Б (через угол в) представлены на рис. 2. Расчет выполнен в системе МАТЬАБ. [5]
-0 —»—0,05 —»—ОД -0,2
-0,4 —0,7 —■— 5
>0 220 420 620 Температура °С
г 5 4
Температуря, С
"Нт^ап тиатто1ап tadqiqotchilar talqinida" mavzusidagi ^риЬНка Итгу konferensiyasi
Рис. 2 Зависимости частоты циклического стружкообразования f от скорости резания V и подачи Б
Из рис. 1 следует, что влияние скорости резания и подачи (глубины резания) на частоту
стружкообразования увеличивается с их ростом. Особенно заметно влияние скорости резания начинает сказываться после 200 м/мин. Так на чистовых режимах обработки при высоких значениях скорости резания V = 400-500 м/мин частота циклического стружкообразования, с учетом значения подачи, находиться в диапазоне 8 - 30 кГц. При обычных скоростях резания 50-100 м/мин частота циклического стружкообразования не превышает 2,5 кГц при всех значениях подачи.
Рис. 3 Элементная стружка, полученная при скоростном (V = 300 м/мин) точении сплава 08Х18Н10Т
Таким образом, полученные результаты подтверждают необходимость учета термомеханических эффектов при обработке труднообрабатываемых материалов для повышения стабильности и качества резания.
Выводы. Исследование процессов стружкообразования при механической обработке труднообрабатываемых сплавов подтвердило важность критических скоростей резания для перехода от сливного к сегментному стружкообразованию. Разработанная модель показала, что при скорости резания выше 150 м/мин переход происходит в 78% случаев, что приводит к
"Ilm-fan muammolari tadqiqotchilar talqinida" mavzusidagi respublika ilmiy konferensiyasi
ухудшению качества обработки и снижению стойкости инструмента на 30-40%. Результаты подчеркивают необходимость учета термомеханических эффектов для оптимизации процессов резания и снижения уровня дефектов на 15-20%, что повысит стабильность и качество обработки в машиностроении.
Использованная литература:
1. Кудинов В. А. Схема стружкообразования (динамическая модель процесса резания). // Станки и инструменты. 1992-№10-с.14-17; -№11-с.26-29.
2. Чжо У. ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ТОКАРНОЙ ОБРАБОТКИ ТРУДНООБРАБАТЫВАЕМЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА СТРУЖКООБРАЗОВАНИЯ/-Москва -2020 г
3. Попок, Н. Н.
П 58 Теория резания : учеб. пособие для студ. машиностроительных спец. / Н. Н. Попок. - Новополоцк : ПГУ, 2006. - 228 с.
4. Shaw M. C., Metal cutting principles/- Oxford UNIVERSITY PRESS, 2005.
5. Ю.Ф. Лазарев. Моделирование процессов и систем в MATLAB. Учебное пособие. СПб, Питер, BHV, 512с. 2005.
