Influence of Cutting Dynamic on the Selection of the Technological Regimes to Ensure Minimal Wear of Cutting Tools

OBRABOTKAMETALLOV Vol. 22 No. 4 2020 55 EQUIPMENT. INSTRUMENTS рости изнашивания как приращения износа ко времени / w v dw dt  . При развитии износа из - меняются основные характеристики обработки , в том числе показатели качества деталей . Поэто - му изучение влияния условий обработки , свойств инструментальных материалов , смазочно - ох - лаждающей среды , технологических режимов , геометрии инструмента , вибраций и прочего на изнашивание являлось предметом многочислен - ных исследований [1–5]. При изучении изнашивания большое внима - ние уделяется теплофизике , в том числе нерав - новесной нелинейной термодинамике необра - тимых процессов [1, 2, 6–18]. Показано , что по мере увеличения мощности необратимых преоб - разований в контактирующих поверхностях об - разуются диссипативные структуры [6–9]. В их формировании участвуют все элементы систем - ной физики : механические взаимодействия , не - линейная термодинамика , процессы адсорбции , адгезии , диффузии , трибохимии и пр . [10–19]. Этот физически системный подход сформировал синергетическую парадигму методов , направ - ленных на повышение эффективности резания и трения [19, 20]. При оптимизации особое место занимает скорость резания , которая наряду с силами су - щественно влияет на мощность необратимых преобразований энергии в зоне резания , являю - щуюся первичным источником всех отмеченных физических явлений . Доказано , что при увеличе - нии скорости достигается ее оптимальное значе - ние , при котором изнашиваемость минимальна . При этом наблюдается переход от адгезионного к диффузионному изнашиванию . Ему соответ - ствует определенная мощность необратимых преобразований энергии , которая при резании может оцениваться температурой . Поэтому вы - двинуты гипотезы о существовании оптималь - ной температуры , при которой изнашиваемость минимальна [21–23]. Также предложены энтро - пийные и энергетические критерии [1, 2, 8–16]. Показано , что изнашивание зависит не толь - ко от мощности , но и от ее предыстории . Исходя из этого предложены математические модели на основе уравнений Вольтерры относительно тра - ектории мощности необратимых преобразова - ний энергии по работе [19, 23, 45]. Как правило , в моделях рассматривается суммарная мощность , а не ее часть в сопряжении задних граней с заго - товкой . Эта мощность зависит от динамических свойств системы . Ее математические модели учитывают подсистемы со стороны инструмен - та и заготовки , которые взаимодействуют через динамическую связь , формируемую резанием . Учитывается запаздывание сил по отношению к вариациям площади среза , зависимость сил от скорости , регенерация следа [24–36], а так - же параметрическое самовозбуждение [38]. Из - учены проблемы устойчивости , притягивающие множества деформаций , их бифуркации [37–42]. Исследования подчинены раскрытию влияния динамики на выходные характеристики резания [43, 44]. Следующим шагом , диктуемым практикой , является обеспечение технологических режимов и соответствующих им траекторий исполнитель - ных элементов станка ( ТИЭС ), адаптированных к изменяющимся динамическим свойствам реза - ния ( ДСР ). В связи с этим в работе формирует - ся цель повышения эффективности процессов обработки на станках на основе согласования ТИЭС с эволюционно изменяющимися ДСР , при которых интенсивность изнашивания инстру - мента минимальна . Для достижения указанной цели выполнено математическое моделирование ДСР , отличающееся от известного тем , что глав - ное внимание уделено моделированию мощно - сти необратимых преобразований в сопряжении задних граней инструмента с заготовкой . На ос - нове математического моделирования доказана подтвержденная практикой эффективность со - гласования ТИЭС с эволюционной перестрой - кой ДСР . Методика исследований Динамическая система резания В исследовании используется системно - си - нергетический подход , согласно которому реза - ние анализируется не изолированно , а как часть единой взаимосвязанной системы [1, 19, 48], со - стоящей из подсистем , обеспечивающих ТИЭС , подсистемы упругих деформаций и сил , а так - же подсистем , формирующих неуправляемые внешние возмущения . Система должна обладать эволюционными свойствами , и фактором , вызы - вающим эволюционные изменения , должна быть