CC BY
0
УДК621.91: 658.5
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОЙ СКОРОСТИ РЕЗАНИЯ СБОРНЫМ ИНСТРУМЕНТОМ НА ОСНОВЕ ОЦЕНКИ РИСКОВ НИЗКОЙ ОБРАБАТЫВАЕМОСТИ МАТЕРИАЛА И ПОТЕРИ РАБОТОСПОСОБНОСТИ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА
© 2024 Е.В. Артамонов, М.С. Остапенко, Н.А. Василега
Тюменский индустриальный университет г. Тюмень, Россия
Статья поступила в редакцию 15.02.2024
В статье приводятся способ определение эффективной скорости резания в результате применения разработанного ранее метода оценки рисков и возможностей при эксплуатации сборных режущих инструментов, который позволил выявить риски низкой обрабатываемости материала и потери работоспособности режущего инструмента. Произведена оценка этих рисков для конкретной технологической операции. В результате реализации метода выбран наиболее подходящий инструментальный твердый сплав, подобраны эффективные режимы резания на основе оценки риска низкой обрабатываемости материала и риска потери работоспособности режущего инструмента. Ключевые слова: сборный режущий инструмент, скорость резания, температура максимальной работоспособности, температура максимальной обрабатываемости, режимы резания, температура обработки, риск, возможность. DOI: 10.37313/1990-5378-2024-26-1-81-91 EDN: KEJSLP
ВВЕДЕНИЕ
Процесс обработки металла резанием сложный и многофакторный. Для его стабильного протекания необходимо установление эффективных параметров, способствующих снижению интенсивности износа инструмента. Согласно исследованиям [1-3], наибольшее влияние на работоспособность режущего инструмента из твердых сплавов оказывает температура резания. Фактором, оказывающим наибольшее влияние на температуру, является скорость резания. Ее повышение или уменьшение относительно оптимальных значений приводит к снижению работоспособности сборного инструмента со сменными твердосплавными пластинами (СТП). Вследствие чего возникают различные риски, наступление которых приводит к значительным финансовым затратам. Если учитывать, что риски - это следствие влияния неопределенности на достижение результата, то их последствия могут носить как отрицательный, так и положительный характер.
Для выявления и оценки, а также дельнейше-го управления техническими рисками на предприятиях машиностроительной отрасли применяются различные методы оценки рисков. Для
Артамонов Евгений Владимирович, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой станков и инструментов. E-mail: artamonovev@tyuiu.ru Остапенко Мария Сергеевна, кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры станков и инструментов. E-mail: ms_ostapenko@mail.ru
Василега Наталья Александровна, аспирант кафедры станков и инструментов. E-mail: natashavasilega@mail.ru
определения наиболее востребованных из них был проведен анализ данных полученных в результате опроса представителей более тридцати компаний и организаций машиностроения, результаты которого представлены на рисунке 1.
Согласно представленным данным, наиболее часто применяемым методом оценки рисков на машиностроительных предприятиях является метод анализа видов и последствий потенциальных отказов (РМБЛ), его используют почти в 80% случаев. Такая востребованность объясняется значительной эффективностью результатов применения РМЕЛ не только в машиностроении, но и в других отраслях промышленности, что показывают результаты опроса представителей 150 компаний и организаций в сфере транспорта, машиностроения, металлургии и нефтегазового сектора, представленные на рисунке 2. На сегодняшний день метод анализа видов и последствий потенциальных отказов активно используют на предприятиях нефтегазовой отрасли, в металлургии и транспортном секторе.
Для проведения РМЕЛ организуется рабочая группа из экспертов, владеющих достаточным опытом и знаниями, позволяющими выявить потенциальные несоответствия в заданных условиях, вероятность их наступления и, в случае этого, тяжесть последствий. При этом эксперты рабочей группы дают количественную оценку не только критичности риска, в случае его наступления, но и вероятности этого события и возможности его обнаружения. В результате перемножения этих оценок получают общее значение приоритетного числа риска (ПЧР). Но,
Рис. 1. Методы оценки рисков, применяемые в машиностроении
Машино стро ение
другие
анализ видов и последствий потенциальных отказов (рмеа)
анализ влияния на бизнес
анализ сценариев
структурированная техника "что, если" (swift)
Ш/о
I_I
шж
I г
0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90%
Анализ видов и последствий потенциальных отказов (БМЕА)
транспорт
нефтегазовый сектор
машиностроение
металлургия
■Н
■ни
шяш
0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%
Рис. 2. Применение метода РМЕА в различных отраслях
зачастую, при осуществлении данного метода оценки рисков для определенных процессов, вычисление ПЧР не всегда отражает реальный уровень критичности наступления того или иного события, а также его влияние на процесс либо в отрицательную, либо в положительную сторону. И для того, чтобы в полной мере оценить риски и их последствия может потребоваться учет дополнительных факторов и процедур [4,5].
При оценке вероятности возникновения потенциальных отказов в процессе обработки металла резанием, и выявлении их последствий, зачастую требуется проведение дополнительного анализа. Так как в результате оценки риска могут быть выявлены его положительные последствия - возможности, управляя которыми можно повлиять на повышение эффективности использования и производительности режу-
щего инструмента, необходимо провести комплексную оценку всех вероятных последствий с возможностью численной интерпретации.
Чтобы предотвратить рискованные ситуации и реализовать возможности в процессе резания с использованием сборных режущих инструментов, был адаптирован метод, позволяющий одновременно оценивать риски и возможности (РиВ), разработанный на основе наиболее востребованного метода оценки рисков - анализа видов и последствий потенциальных отказов (РМЕА). Данный метод позволяет предотвратить появление катастрофических отказов, а также выявить возможности, возникающие в процессе резания для установления эффективных параметров работы инструмента.
Для этого следует учитывать, что характеристики инструментального твердого сплава тес-
но связаны с характеристиками обрабатываемого материала и определенный набор условий, наиболее соответствующих для пары инструментальный - обрабатываемый материал, обеспечивает их эффективную работу.
Каждый инструментальный твердый сплав имеет свою температуру максимальной работоспособности, или диапазон температур, в котором обеспечивается надежная работа режущего инструмента. При этом и обрабатываемый материал также имеет свою оптимальную температуру, обеспечивающую максимальную обрабатываемость. Соблюдение предельных значений температур в процессе обработки металлов резанием обеспечивает надежность работы режущих инструментов. Такое состояние режущего инструмента характеризуется отсутствием внезапных и постепенных отказов и обеспечивает его работоспособное состояние на заданный период времени. При этом необходимо соблюдение установленных условий и требований, предъявляемых к состоянию режущего лезвия инструмента в ходе выполнения обработки металлов резанием, которое характеризуется совокупностью значений его параметров, таких как значение заднего и переднего углов, износа по задней поверхности лезвия и др. К условиям обработки можно отнести обрабатываемый материал с учетом его свойств, технологическое оборудование, назначенные режимы резания, порядок технического обслуживания, восстановления и ремонта [6].
Для назначения режимов резания и выбора инструментального материала при лезвийной механической обработке может быть использована методика определения оптимальной скорости резания, обеспечивающая минимальную интенсивность износа и максимальную работоспособность режущего инструмента со сменными твердосплавными пластинами, а также максимальную обрабатываемость материала [7]. Что позволит снизить вероятность возникновения риска низкой обрабатываемости материала и риска потери работоспособности инструмента с СТП из инструментального твердого сплава.
На сегодняшний день известны ряд методик определения оптимальной скорости резания. Можно выделить способы определения по графикам зависимостей различных параметров от скорости резания, а также методики на основе проведения кратковременных стандартных испытаний по измерению твердости образцов при различных температурах, включающие определение температуры резания при различных скоростях и построение соответствующих графиков. Однако у данных методик существует ряд недостатков, таких как остановка процесса резания для промежуточных измерений и применение дополнительных контролирующих
приборов и приспособлений. В том числе использование разрушающих методов контроля с изготовлением специальных образцов [8-13].
С учетом вышесказанного, а также для предотвращения дополнительных финансовых и временных затрат, целью работы является апробация метода оценки рисков и возможностей при оценке риска низкой обрабатываемости материала и риска потери работоспособности режущего инструмента с целью определения эффективной скорости резания инструментами с твердосплавными пластинами и выбора инструментального твердого сплава, с использованием бесконтактного метода определения температур максимальной работоспособности инструментального твердого сплава и максимальной обрабатываемости материала. Для этого в основе определения оптимальной скорости резания будет использован метод оценки рисков и возможностей [14,15], который позволит определить ранг тяжести последствий (Б) риска низкой обрабатываемости материала и риска потери работоспособности инструментального твердого сплава, а также вероятность возникновения (О) риска или возможности для дальнейшей интерпретации его уровня и ранжирования.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
В целом метод определения оптимальной скорости резания сборным режущим инструментом с твердосплавными пластинами на основе оценки риска низкой обрабатываемости материала и риска потери работоспособности режущего инструмента включает:
- проведение измерения температуры обработки (©о) в зоне контакта инструментальный -обрабатываемый материал;
- определение температуры максимальной обрабатываемости образца из сплава 10Х11Н23Т3МР (© );
^ мо' '
- определение температуры максимальной работоспособности инструментального твердого сплава (© );
^ мр''
- оценка риска низкой обрабатываемости материала и риска потери работоспособности инструментального твердого сплава (для этого определяется тяжесть последствий риска или возможности Б на основе полученных данных температуры обработки, температуры максимальной работоспособности и температуры максимальной обрабатываемости);
- определение вероятности возникновения (О) риска или возможности с помощью установления модуля разности температур |© - ©мо| на основе ранее полученных данных;
- расчет значения риска и возможности ЬДО на основе полученных данных тяжести последствий и вероятности возникновения;
- интерпретация полученных значений ЬДО в соответствии с блок-схемой;
- сопоставление характеристик обрабатываемого материала и инструментального твердого сплава с последующим выбором наиболее соответствующих друг другу;
- установление эффективной температуры обработки и эффективной скорости резания.
В качестве структурно-чувствительной характеристики для бесконтактного определения критических температур, таких как температура максимальной работоспособности (©мр) инструментального твердого сплава и температура максимальной обрабатываемости (©мо) материала, используют коэффициент температуропроводности.
В данном исследовании способ определения эффективной скорости резания применяется при оценке технологического процесса обработки резанием деталей. Материал заготовок -сплав 10Х11Н23Т3МР. Инструмент - токарный резец со следующими параметрами: угол в плане ф = ф1 = 45°, задний угол а = а1 = 10°; передний угол у = 0°; угол наклона главного лезвия X = 0°; радиус при вершине г = 0,5 мм. Материал сменных твердосплавных пластин - ВК10. Подача 8 = 0,09 мм/об. Скорость резания V = 22 м/мин. Резец и пластина используемые при обработке детали из сплава 10Х11Н23Т3МР представлены на рисунке 3.
Рис. 3. Сборный токарный резец и СТП, используемые при обработке сплава 10Х11Н23Т3МР
Эксперименты по обработке проводятся для определения количества обработанных деталей до предельного износа по задней поверхности или потери работоспособности СТП. Износ по задней поверхности измеряется от исходной режущей кромки с помощью программного обеспечения для обработки изображений после получения снимков с помощью малого инструментального микроскопа и видео окуляра. Малый инструментальный микроскоп и пример измерения износа по задней поверхности представлены на рисунке 4.
Рис. 4. Малый инструментальный микроскоп и пример измерения износа по задней поверхности
Износ по задней поверхности каждой пластины измеряется после обработки каждых двух заготовок, и процедура продолжается до тех пор, пока износ по задней поверхности не достигнет 2/3 от предельного или не будут достигнуты критерии потери работоспособности инструмента. После достижения величины 2/3 предельного износа по задней поверхности измерения проводятся после обработки каждой заготовки, чтобы получить более точные данные по количеству деталей, обработанных каждой пластиной.
КРИТЕРИИ ПОТЕРИ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ИНСТРУМЕНТА
Для определения потери работоспособности инструмента было установлено несколько критериев:
- максимально допустимый износ по задней поверхности составляет 0,2 мм;
- максимальный скол на задней поверхности до 0,2 мм;
- катастрофическое разрушение режущей кромки;
- высокий уровень шума при обработке.
Основным критерием окончания срока
службы инструмента является износ по задней поверхности, однако другие критерии имеют значение для определенных условий обработки.
Стоит отметить, что при проведении данного эксперимента во всех случаях критерием потери работоспособности инструмента был максимально допустимый износ по задней поверхности и потери работоспособности инструмента по другим критериям не выявлено.
Результаты обработки деталей сборным инструментом с каждой из двадцати СТП из сплава ВК10 до предельного износа (разрушения) представлены на рисунке 5.
В
«
ш
Ь-
<4
с?
X
Д
§
н
о
ю ^
а
ю
О О СС Н о и
(Г
К
^
О
13 12 11 10 9 8 7 б 5 4 3 2 1 0
Обработка деталей из сплава 10Х11Н23ТЗМР инструментом с пластинами из ВК10
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 № пластины, п/п
Рис. 5. Данные обработки деталей сборным инструментом из ВК10
Согласно данным рисунка, при обработке деталей из сплава 10Х11Н23Т3МР каждой из двадцати СТП с указанными параметрами, может быть обработано от 7 до 12 деталей до наступления предельно допустимого износа или выхода из строя инструмента.
На пластинах из инструментального твердого сплава ВК10 потерявших работоспособность по критерию максимального износа по задней поверхности, как показано на рисунке 6, наблюдается неравномерность износа.
Для оценки полученных данных возможно использовать методы параметрической статистики. В данном случае ширину распределения полученных значений работы инструмента можно оценить при помощи среднеквадратиче-ского отклонения с учетом дисперсии данных по формуле:
ЩиО; - х)2
п — 1
(1)
где п - число измерений,
х-среднеарифметическое значение результатов п измерений .
При этом коэффициент вариации, определяется по формуле:
р = 100% , (2)
х
В нашем случае среднеквадратическое отклонение составит 8=1,531, а значение коэффициента вариации у=16%, что говорит о среднем значении разнообразия признаков. Следовательно, есть необходимость изменить ряд параметров процесса обработки детали с целью повышения его эффективности.
Для этого, в ходе осуществления метода для определения тяжести последствий (Б) риска или возможности определяется температура обработки (©о) с использованием устройства для тарирования естественной термопары, измерения сил резания и температуры в процессе резания [16]. В результате его применения полученная температура обработки составила © = 605°С.
Рис. 6. Износ по задней поверхности пластин из сплава ВК10
Для определения температуры максимальной работоспособности и температуры максимальной обрабатываемости используется установка, которая включает: стол для исследуемого материала, источник предварительного нагрева поверхности в виде лазерного излучателя, а также источник локального нагрева, представленный лазерным излучателем, тепловизор, используемый для регистрации теплового поля на объекте исследований и компьютер, подключенный к излучателю и тепловизору.
С помощью указанной установки определяется температура максимальной обрабатываемости образца из сплава 10Х11Н23Т3МР по провалу коэффициента температуропроводности в диапазоне температур от 600 до 1000 °С. В результате применения данной установки температура максимальной обрабатываемости для сплава 10Х11Н23Т3МР составила © = 748°С.
мо
Температуру максимальной работоспособности инструментального твердого сплава ВК10 определяют также используя описанную установку, поместив на стол для исследуемого материала сменную твердосплавную пластину из инструментального твердого сплава ВК10. Измерение производится аналогичным образом в том же диапазоне температур. По провалу коэффициента температуропроводности также определяют температуру максимальной работоспособности инструментального твердого сплава, которая для сплава ВК10 составила © = 695°С.
мр
С учетом полученных значений производится оценка риска низкой обрабатываемости материала и риска потери работоспособности инструментального твердого сплава для реализации выбора и эффективной температуры обработки. Для этого определяется тяжесть последствий риска или возможности Б на основе полученных данных температуры обработки (©о), температуры максимальной работоспособности (©мр) и температуры максимальной обрабатываемости (© ).
мо
Значение разности температур ©о-©мо используются для определения ранга тяжести последствий (Б) для риска низкой обрабатываемости материала, при этом полученное положительное значение указывает на риск, а отрицательное значение указывает на возможность. В результате расчета значение разности температур получаем значение ©о- ©мо = -143°С. При сопоставлении полученного значения с рангом значимости Б, представленным в таблице 1, определяем, что ранг тяжести последствий Б = -6.
На основе полученных данных осуществляется поиск значения разности температур ©о-©мр для определения ранга тяжести последствий (Б) для риска потери работоспособности инструментального твердого сплава, при этом положительное значение также указывает на риск, отрица-
тельное значение указывает на возможность. Полученное в результате расчета значение разности температур составляет © -© =-90°С, соот-
о мр
ветственно ранг тяжести последствий Б =-4.
На следующем этапе определяется вероятность возникновения (О) риска или возможности с помощью установления модуля разности температур |© - ©мо| на основе ранее полученных данных температуры максимальной работоспособности (© ) и температуры максимальной обрабатываемости (©мо). Полученные значения интерпретируются в соответствии с таблицей 2. В результате расчетов полученный модуль разности температур составит |© - ©мо1 = 53°С. Согласно данным таблицы 2, данное значение температуры попадает в диапазон, соответствующий вероятности возникновения риска или возможности О = 3.
На основе полученных данных тяжести последствий и вероятности возникновения рассчитывается значение риска и возможности ЬДО по формуле:
ЬЯООхБ, (3)
где О - это ранг вероятности возникновения риска;
Б - это ранг тяжести последствий риска.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
В результате расчетов получают значение риска и возможности низкой обрабатываемости материала ЬЯО=-18. Значение риска и возможности потери работоспособности инструментального твердого сплава ЬДО = -12
Интерпретируем полученные значения риска (ЬДО) в соответствии с блок-схемой, представленной на рисунке 7.
Для этого необходимо знать установленные предельное положительное ЬДОНт(ро8) и отрицательное LROlim(neg) значения риска. Учитывая, что предельные значения LROlim(pos)=-10, LROlim(neg)=10, значение риска и возможности низкой обрабатываемости материала LRO=-18 является приемлемым риском-возможностью и, соответственно, требуется доработка технологического процесса для реализации выявленной возможности. В этом случае может быть предложено увеличение скорости резания для обеспечения температуры максимальной обрабатываемости © = 748°С.
мо
Для интерпретации значения риска и возможности потери работоспособности инструментального твердого сплава, которое имеет значение LRO=-12, также сравниваем его с установленными предельными значениями. В результате сравнения видно, что риск также является приемлемым риском-возможностью и, соответственно, требуется доработка технологического процесса для реализации возможности. В данном случае предложено изменение
Таблица 1. Определение ранга тяжести последствий риска
Последствие Ранг Б 0О-0МО, (°С) 0О-0„Р, (°С)
Отсутствует 1 До 10
Очень незначительное 2 10-40
Незначительное 3 41-70
Очень слабое 4 71-100
Слабое 5 101-130
Умеренное 6 131-160
Важное 7 161-200
Очень важное 8 201-300
Опасное 9 301-400
Критическое 10 401-500
Отсутствует -1 До -10
Очень незначительное -2 -10-(-40)
Незначительное -3 -41-(-70)
Очень слабое -4 -71-(-100)
Слабое -5 -101-(-130)
Умеренное -6 -131-(-160)
Важное -7 -161-(-200)
Очень важное -8 -201-(-300)
Благоприятное -9 -301-(-400)
Очень благоприятное -10 -401-(-500)
инструментального твердого сплава на сплав ВК8, температура максимальной работоспособности которого © =750°С, что является
мр
наиболее близким значением к температуре максимальной обрабатываемости материала 10Х11Н23Т3МР © =748°С.
мо
На основе полученных данных определяем новую скорость резания инструментом оснащенным СТП (ВК8) данного обрабатываемого материала, обеспечивающую новую рекомендованную температуру обработки ©о=748°С. В этом случае рекомендованная скорость резания v=32м/мин.
Результаты работы сборного режущего инструмента со сменными твердосплавными пластинами из сплава ВК8 с указанными параметрами и режимами резания представлены на рисунке 8.
На пластинах из инструментального твердого сплава ВК8, потерявших работоспособность по критерию максимального износа по задней поверхности при точении детали из сплава 10Х11Н23Т3МР, как показано на рисунке 9, наблюдается значительно более равномерный износ чем при обработке этого материала пластинами из сплава ВК10.
Таблица 2. Определение ранга вероятности возникновения риска
Вероятность возникновения РангО 10мр- ®мо1, (°С)
Малая 1 До 10
Низкая 2 10-40
3 41-70
Умеренная 4 71-100
5 101-130
6 131-160
Высокая 7 161-200
8 201-300
Очень высокая 9 301-400
10 401-500
Оценка РиВ по критериям 8иО
Выбор наихудшего последствия с максимальным баллом 8
Доработка
конструкции и
(или)
технологического
процесса
А ь
Оценка для данных РиВ баллов О
Вычисление уровня РиВ (ЬЯО) ЬЯО^О
Доработка конструкции и(или) технологического процесса для
усиления возможности
Конструкция инструмента и (или) технологический процесс удовлетворительны
Рис. 7. Блок-схема интерпретации значения ЬЯО
Оценка равномерности изнашивания проводилась сравнением коэффициентов КРИ. Данный коэффициент определялся для каждой пластины отношением площади фаски износа к площади определяемой максимальной величи-
ной фаски износа. У пластин из сплава ВК10 значения коэффициента равномерности износа КРИ варьировались от 0,82 до 0,849, в то время как у пластин из сплава ВК8 значения данного коэффициента лежали в пределах от 0,8916 до 0,8973.
16
§ 15 « 14
ё 13 g 12
ё п
х 3 Sc
cd f-
о ю
uj
а
ю
О О СС S-
о и
(Г
В
^
О
10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
Обработка деталей из сплава 10X11H23E3MP инструментом с пластинами из ВК8
lillnil Ii
■ ■■■■■■■■■■■■■■■■■
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 № пластины, п/п
Рис. 8. Данные обработки деталей сборным инструментом с СТП из ВК8
Рис. 9. Износ по задней поверхности пластин из сплава ВК8
В результате анализа полученных данных представленных на рисунке 8, среднеквадрати-ческое отклонение составило 8=0,834, а значение коэффициента вариации у=5,9%, что говорит о значительной однородности полученных данных и об увеличении стойкости режущего инструмента почти в 1,5 раза. Также, в связи с увеличением скорости до 32 м/мин, можно говорить об увеличении производительности инструмента почти на треть.
ВЫВОДЫ
Разработан и апробирован метод определения эффективной скорости резания сборным режущим инструментом с твердосплавными пластинами, который, в отличие от существующих, основан на оценке риска низкой обрабатываемости материала и риска потери работоспособности режущего инструмента и включает:
Инструмент оценки риска низкой обрабатываемости материала по значениям температуры
максимальной обрабатываемости материала и температуры обработки на основе разработанных таблиц определения ранга тяжести последствий риска (положительных и отрицательных) и ранга вероятности возникновения риска, а также схемы интерпретации значения риска и возможности.
Инструмент оценки риска потери работоспособности режущего инструмента по значениям температуры максимальной работоспособности инструментального твердого сплава и температуры обработки на основе разработанных таблиц определения ранга тяжести последствий риска (положительных и отрицательных) и ранга вероятности возникновения риска, а также схемы интерпретации значения риска и возможности.
Применение данного метода позволило определить эффективную скорость резания сборным режущим инструментом со сменными твердосплавными пластинами при обработке детали из сплава 10Х11Н23Т3МР и произвести выбор инструментального твердого сплава.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Макаров, А.Д. Оптимизация процессов резания / А. Д. Макаров - М.: Машиностроение, 1976. - 278 с.
2. Силин, С.С. Метод подобия при резании металлов / С.С. Силин - М.: Машиностроение, 1979. - 152 с.
3. Artamonov, E.V. Determining the maximumperformance temperature of hard-alloy cutting plates / E.V. Artamonov, D.S. Vasilega, A.M. Tveryakov // Russian Engineering Research. 2014. - Т. 34. - № 6. - С. 402-403.
5. Клочков, Ю.С. Учет неопределенности при проведении процедуры FMEA-анализа / Ю.С. Клочков, Г.А. Фокин, О.В. Сыровацский // Известия Самарского научного центра Российской академии наук, 2021. - Т. 23. - № 6(104). - С. 26-32.
5. Панюков, Д.И. Проблемы приоритезации риска в рамках метода FMEA / Д.И. Панюков, В.Н. Козловский, О.В. Никишов // В сборнике: Отечественный и зарубежный опыт обеспечения качества в машиностроении. IV Всероссийская научно-техническая конференция с международным участием: сборник докладов. Тула, 2023. - С. 290-294.
6. Ostapenko, M.S. An industrial and sociological research of consumers requirements to a lathing tool / M.S. Ostapenko, D.S. Vasilega // Key Engineering Materials, 2016. - Т. 684. - С. 429-434.
7. Artamonov, E.V. Determining the maximumperformance temperature of hard-alloy cutting inserts on the basis of their electromagnetic properties / E.V. Artamonov, A.M. Tveryakov, A.S. Shtin // Russian Engineering Research, 2019. - Т. 39. - № 3. - С. 259-261.
8. Ostapenko, M.S. Enhancement of a methodology of abembly lathing tools quality evaluation / M.S. Ostapenko, A.M. Tveryakov // Key Engineering Materials, 2016. - Т. 684. - С. 435-439.
9. Inta, Marinela; Muntean, Achim, Researches regarding introducing temperature as a factor in cutting tool wear monitoring, 22nd International Conference on Innovative Manufacturing Engineering and Energy (IManE&E), Chisinau, MOLDOVA, MAY 31-JUN 02, 2018, MATEC Web of Conferences, Т. 178, № 01013(2018).
10. V.S. Kaushik, M. Subramanian, M. Sakthivel,
Optimization of Processes Parameters on Temperature Rise in CNC End Milling of Al 7068 using Hybrid Techniques, 1st International Conference on Emerging Trends in Materials and Manufacturing Engineering (IMME), Tiruchirappalli, INDIA, MAR 10-12 2017, Т. 5, № 2, pp. 7037-7046 (2017).
11. Yang, Shucai; He, Chunsheng; Zheng, Minli et al, Temperature Field of Tool Engaged Cutting Zone for Milling of Titanium Alloy with Ball-End Milling, MICROMACHINES, Т. 9, № 12, 672, DEC 2018.
12. Серебренникова, А.Г. Реализация метода определения оптимальной скорости резания при обработке стали 12Х18Н10Т / А. Г. Серебренникова, М. А. Козлова // Ученые записки Комсомольского-на-Амуре государственного технического университета, 2015. - Т. 1. - № 3 (23). - С. 38-45.
13. Клочков, Ю.С. Подходы к совершенствованию методов управления качеством / Ю.С. Клочков, А.М. Тве-ряков // Международный журнал системной инженерии и менеджмента. 2020. - Т. 11. - № 2. С. 163-172.
14. Василега, Д.С. Разработка методологии оценки рисков и возможностей в соответствии с требованиями стандарта ISO 9001:2015 / Д.С. Василега, М.С. Остапенко, Н.А. Василега // Естественные и технические науки. 2019. - № 5 (131). - С. 183-188.
15. Артамонов, Е.В. Методика оценки рисков и возможностей при эксплуатации сборных режущих инструментов / Е.В. Артамонов, Н.А. Василега // В сборнике: Инновации в машиностроении (Ин-Маш - 2021). Сборник трудов XII Международной научно-практической конференции, посвященной памяти доктора технических наук, профессора Рахимянова Хариса Магсумановича [под редакцией С.И. Василевской, Ю.С. Кудрявцевой]. - Новосибирск, 2021. - С. 137-142.
16. Пат.142320 РФ, МПК G01K7/00 Устройство для тарирования естественной термопары, измерения сил резания и температуры в процессе резания : № 2013131205/28 : заявл. 08.07.2013 : опубл. 27.06.2014 / Артамонов Е.В., Васильев Д.В. ; патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" (ТюмГНГУ).
DETERMINATION OF THE EFFECTIVE CUTTING SPEED OF A PREFABRICATED TOOL BASED ON AN ASSESSMENT OF THE RISKS OF LOW MACHINABILITY OF THE MATERIAL AND LOSS OF OPERABILITY OF THE CUTTING TOOL
© 2024 E.V. Artamonov, M.S. Ostapenko, N.A. Vasilega
Tyumen Industrial University, Tyumen, Russia
The article provides a method for determining the effective cutting speed as a result of using the previously developed method of assessing risks and opportunities in the operation of prefabricated cutting tools, which allowed to identify the risks of low machinability of the material and loss of operability of the cutting tool. These risks have been assessed for a specific technological operation. As a result of the implementation of the method, the most suitable tool hard alloy was selected, rational cutting modes were selected based on an assessment of the risk of low machinability of the material and the risk of loss of operability of the cutting tool.
Keywords: prefabricated cutting tool, cutting speed, maximum working temperature, maximum workability temperature, cutting modes, processing temperature, risk, opportunity. DOI: 10.37313/1990-5378-2024-26-1-81-91 EDN: KEJSLP
REFERENCES
1. Makarov, A.D. Optimizaciya processov rezaniya / A.D. Makarov - M.: Mashinostroenie, 1976. - 278 s.
2. Silin, S.S. Metod podobiya pri rezanii metallov / S.S. Silin - M.: Mashinostroenie, 1979. - 152 s.
3. Artamonov, E.V. Determining the maximumperformance temperature of hard-alloy cutting plates / E.V. Artamonov, D.S. Vasilega, A.M. Tveryakov // Russian Engineering Research. 2014. - T 34. - № 6. - C 402-403.
4. Klochkov, Yu.S. Uchet neopredelennosti pri provedenii procedury FMEA-analiza / Yu.S. Klochkov, G.A. Fokin, O.V. Syrovacskij // Izvestiya Samarskogo nauchnogo centra Rossijskoj akademii nauk, 2021. -T. 23. - № 6(104). - S. 26-32.
5. Panyukov, D.I. Problemy prioritezacii riska v ramkah metoda FMEA / D.I. Panyukov, V.N. Kozlovskij, O.V. Nikishov // V sbornike: Otechestvennyj i zarubezhnyj opyt obespecheniya kachestva v mashinostroenii. IV Vserossijskaya nauchno-tekhnicheskaya konferenciya s mezhdunarodnym uchastiem: sbornik dokladov. Tula, - 2023. - S. 290-294.
6. Ostapenko, M.S. An industrial and sociological research of consumers requirements to a lathing tool / M.S. Ostapenko, D.S. Vasilega // Key Engineering Materials, 2016. - T 684. - C 429-434.
7. Artamonov, E.V. Determining the maximumperformance temperature of hard-alloy cutting inserts on the basis of their electromagnetic properties / E.V. Artamonov, A.M. Tveryakov, A.S. Shtin // Russian Engineering Research, 2019. - T 39. - № 3. - C 259-261.
8. Ostapenko, M.S. Enhancement of a methodology of abembly lathing tools quality evaluation / M.S. Ostapenko, A.M. Tveryakov // Key Engineering Materials, 2016. - T 684. - C 435-439.
9. Inta, Marinela; Muntean, Achim, Researches regarding introducing temperature as a factor in cutting tool wear monitoring, 22nd International Conference on Innovative Manufacturing Engineering and Energy (IManE&E), Chisinau, MOLDOVA, MAY 31-JUN 02, 2018, MATEC Web of Conferences, T. 178, № 01013(2018).
10. V.S. Kaushik, M. Subramanian, M. Sakthivel, Optimization of Processes Parameters on
Temperature Rise in CNC End Milling of Al 7068 using Hybrid Techniques, 1st International Conference on Emerging Trends in Materials and Manufacturing Engineering (IMME), Tiruchirappalli, INDIA, MAR 10-12 2017, T. 5, № 2, pp. 7037-7046 (2017).
11. Yang, Shucai; He, Chunsheng; Zheng, Minli et al, Temperature Field of Tool Engaged Cutting Zone for Milling of Titanium Alloy with Ball-End Milling, MICROMACHINES, T. 9, № 12, 672, DEC 2018.
12. Serebrennikova, A. G. Realizaciya metoda opredeleniya optimal'noj skorosti rezaniya pri obrabotke stali 12H18N10T / A. G. Serebrennikova, M. A. Kozlova // Uchenye zapiski Komsomol'skogo-na-Amure gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta, 2015. - T. 1. - № 3 (23). - S. 38-45.
13. Klochkov, Yu.S. Podhody k sovershenstvovaniyu metodov upravleniya kachestvom / Yu.S. Klochkov, A.M. Tveryakov // Mezhdunarodnyj zhurnal sistemnoj inzhenerii i menedzhmenta. 2020. - T. 11. - № 2. S. 163-172.
14. Vasilega, D.S. Razrabotka metodologii ocenki riskov i vozmozhnostej v sootvetstvii s trebovaniyami standarta ISO 9001:2015 / D.S. Vasilega, M.S. Ostapenko, N.A. Vasilega // Estestvennye i tekhnicheskie nauki. 2019. - № 5 (131). - S. 183-188.
15. Artamonov, E.V. Metodika ocenki riskov i vozmozhnostej pri ekspluatacii sbornyh rezhushchih instrumentov / E.V. Artamonov, N.A. Vasilega // V sbornike: Innovacii v mashinostroenii (InMash -2021). Sbornik trudov HII Mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii, posvyashchennoj pamyati doktora tekhnicheskih nauk, professora Rahimyanova Harisa Magsumanovicha [pod redakciej S.I. Vasilevskoj, Yu.S. Kudryavcevoj]. - Novosibirsk, 2021. - S. 137-142.
16. Pat. 142320 RF, MPK G01K7/00 Ustrojstvo dlya tarirovaniya estestvennoj termopary, izmereniya sil rezaniya i temperatury v processe rezaniya : № 2013131205/28 : zayavl. 08.07.2013 : opubl. 27.06.2014 / Artamonov E.V., Vasil'ev D.V. ; patentoobladatel' Federal'noe gosudarstvennoe byudzhetnoe obrazovatel'noe uchrezhdenie vysshego professional'nogo obrazovaniya \"Tyumenskij gosudarstvennyj neftegazovyj universitet\" (TyumGNGU).
Evgeny Artamonov, Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of the Department of Machine Tools and Tools. E-mail: artamonovev@tyuiu.ru
Maria Ostapenko, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Associate Professor of the Department of Machine Tools and Tools. E-mail: ms_ostapenko@mail.ru Natalia Vasilega, Postgraduate Student of the Department of Machine Tools and Tools. E-mail: natashavasilega@mail.ru
