Evaluation of the influence of the reaction rate of the thermodynamic subsystem on the dynamics of the cutting process in metalworking

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 23 № 2 2021 17 ТЕХНОЛОГИЯ Оценка влияния скорости реакции термодинамической подсистемы на динамику процесса резания при металлообработке Виктор Лапшин a, * , Роман Русановский b , Илья Туркин с Донской государственный технический университет , пл . Гагарина , 1, г . Ростов - на - Дону , 344000, Россия a https://orcid.org/0000-0002-5114-0316 , lapshin1917@yandex.ru , b http://orcid.org/0000-0001-9408-5188, zames161@yandex.ru , с https://orcid.org/0000-0003-4792-4959, tur805@mail.ru Обработка металлов ( технология • оборудование • инструменты ). 2021 Том 23 № 2 с . 17–30 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2021-23.2-17-30 Обработка металлов ( технология • оборудование • инструменты ) Сайт журнала : http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov Введение Современные технологии обработки ме - таллов точением на металлообрабатывающих станках за счет использования принципиально новой элементной базы , в первую очередь но - вых средств измерения , позволяют существенно ИНФОРМАЦИЯ О СТАТЬЕ УДК 531.39 История статьи : Поступила : 14 января 2021 Рецензирование : 24 февраля 2021 Принята к печати : 14 апреля 2021 Доступно онлайн : 15 июня 2021 Ключевые слова : Нелинейная динамика Вибрации Процесс резания Температура резания Финансирование : Исследование выполнено при фи - нансовой поддержке гранта РФФИ № 19-08-00022. АННОТАЦИЯ Обоснование . Современные металлообрабатывающие станки с ЧПУ позволяют достигать качественно нового уровня обработки металлов резанием при токарной обработке металлов . При этом удается добиться обеспечения требуемой формы , точности размеров , а также взаиморасположения поверхностей детали . Однако такой показатель качества обработки , как шероховатость обработанной поверхности , связанный с вибрационной активностью инструмента , не всегда отвечает заданным требованиям . Фактором , определяющим вибрационный режим резания в токарном металлорежущем станке , служит фактор самовозбуждения системы резания , обусловленный формируемыми в процессе резания дополнительными обратными связями , одной из которых выступает термодинамическая подсистема системы резания , являющаяся предметом исследования . Цель работы . За счет формирования непротиворечивой модели связи между подсистемами , описывающими силовую , тепловую и вибрационную реакцию инструмента , получить адекватное описание механизма снижения вибрационной нагрузки на процесс резания . В работе исследован процесс токарной обработки металлов резанием на металлорежущих станках с подробным описанием взаимодействия между термодинамической , силовой и вибрационной подсистемами системы резания . Методы исследования : натурные и численные эксперименты , в которых для обработки и анализа данных использовался пакет математических программ Matlab. Результаты и обсуждение . Приведены результаты натурных и численных экспериментов , в частности графики изменения координат , описывающих деформацию инструмента , получены массивы данных , отражающие зависимость вибрационной энергии движений инструмента от времени реакции термодинамической подсистемы системы резания . Качественная оценка результатов натурного эксперимента позволяет подтвердить адекватность как самой модели , так и результатов ее моделирования . Область применения полученных в исследовании результатов связана с возможностью предварительной подготовки режущего клина , которая обеспечит заданное значение постоянной времени термодинамической подсистемы , в свою очередь , осуществляющей минимизацию энергии вибрации . Вывод по работе : предложенная в работе математическая модель адекватно описывает механизм влияния температуры на вибрационную нагрузку процесса точения . Для цитирования : Лапшин В . П ., Русановский Р . В ., Туркин И . А . Оценка влияния скорости реакции термодинамической подсистемы на динамику процесса резания при металлообработке // Обработка металлов ( технология , оборудование , инструменты ). – 2021. – Т . 23, № 2. – С . 17–30. – DOI: 10.17212/1994-6309-2021-23.2-17-30. ______ * Адрес для переписки Лапшин Виктор Петрович , к . т . н ., доцент Донской государственный технический университет , пл . Гагарина , 1 344000, г . Ростов - на - Дону , Россия Тел .: 8 (900) 122-75-14, e-mail: lapshin1917@yandex.ru повысить качество обработки металлов . При этом удается добиться требуемой формы , точ - ности размеров , а также взаиморасположения поверхностей детали . Однако такой показатель качесва обработки , как шероховатость обрабо - танной поверхности , связанный с вибрационной активностью инструмента , не всегда отвечает за - данным требованиям [1]. Вибрация инструмен - та обусловлена различными факторами , которые можно разделить на две группы . Группа , обу - словленная внешним влиянием на процесс об - работки : здесь могут быть как вибрации станка ,