Dimensional analysis and ANN simulation of chip-tool interface temperature during turning SS304

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 23 № 4 2021 47 ОБОРУДОВАНИЕ . ИНСТРУМЕНТЫ Теория размерностей и моделирование температуры на границе раздела стружка – инструмент при точении SS304 на основе искусственных нейронных сетей Атул Кулкарни 1, a , Сатиш Чинчаникар 1, b, * , Викас Саргаде 2, c 1 Институт информационных технологий Вишвакармы , Кондва ( Бадрек ), Пуне – 411048, Махараштра , Индия 2 Технологический университет им . доктора Бабасахеба Амбедкара , Видьявихар , Лонере , округ Райгад - 402103, Махараштра , Индия a https://orcid.org/0000-0002-6452-6349, atul.kulkarni@viit.ac.in , b https://orcid.org/0000-0002-4175-3098, satish.chinchanikar@viit.ac.in, c https://orcid.org/0000-0001-8855-112X, vgsargade@dbatu.ac.in Обработка металлов ( технология • оборудование • инструменты ). 2021 Том 23 № 4 с . 47–64 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2021-23.4-47-64 Обработка металлов ( технология • оборудование • инструменты ) Сайт журнала : http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov ИНФОРМАЦИЯ О СТАТЬЕ УДК 621.9:531.3 История статьи : Поступила : 29 июля 2021 Рецензирование : 19 августа 2021 Принята к печати : 07 сентября 2021 Доступно онлайн : 15 декабря 2021 Ключевые слова : Температуры поверхности стружка - инструмент Теория размерностей Искусственная нейронная сеть Инструменты с покрытием SS304 АННОТАЦИЯ Введение . Во время механической обработки результирующая температура оказывает более широкое и критическое влияние на производительность обработки . Во время обработки потребляемая мощность в основном преобразуется в тепло вблизи режущей кромки инструмента . Почти вся работа , выполняемая при пластической деформации , превращается в тепло . Исследователи приложили много усилий для измерения температуры резания во время обработки , поскольку это существенно влияет на срок службы инструмента и общую производительность обработки . Цель работы : исследовать температуру на поверхности разде - ла стружка – инструмент с учетом влияния параметров резания и типа покрытия инструмента при точении SS304 . Температура на границе раздела стружка – инструмент измеряется путем изменения скорости резания и подачи при постоянной глубине резания твердосплавными инструментами без покрытия ; с однослойным покрытием TiAlN и многослойным покрытием TiN/TiAlN, нанесёнными методом осаждения паров ( PVD ). Кроме того , предпринята попытка разработать модель для прогнозирования температуры на границе раздела стружка – инструмент с использованием размерного анализа и моделирования на основе ИНС для лучшего понимания процесса . Методы исследования . Эксперименты проводили при изменении скорости резания (140…260 м / мин ) и подачи (0,08…0,2 мм / об ), но при сохранении постоянной глубину резания , равной 1 мм . Температуру на границе раздела стружка – инструмент измеряли с использованием принципа термопары для обработки инструмента . Калибровочная установка ( Calibration Setup ) предназначена для установления вза - имосвязи между создаваемой электродвижущей силой ( ЭДС ) и температурой резания во время обработки . Для прогнозирования температуры на границе раздела стружка – инструмент был проведен статистический размерный анализ и построена модель на основе искусственных нейронных сетей . Тангенциальная сила резания и характеристики стружки , такие как ширина и толщина , также измерялись при различных условиях резания , что является необходимым при моделировании размерного анализа . Результаты и их обсуждение . Твердосплавный инструмент с PVD - покрытием из TiAlN имел более низкую температуру на границе раз - дела стружка – инструмент , чем инструмент с покрытием из TiN/TiAlN. Было замечено , что температура на границе раздела стружка – инструмент заметно возрастает с увеличением скорости резания , площадью по - перечного сечения стружки и удельного давления резания . Однако меньшая сила резания наблюдалась при использовании твердосплавного инструмента с многослойным покрытием TIN/TiAlN, что можно объяснить более низким коэффициентом трения , создаваемым передней поверхностью этого инструмента для стекаю - щей стружки . Вместе с тем наибольшая сила резания наблюдалась при использовании твердосплавного ин - струмента без покрытия . Было отмечено , что разработанные модели позволяют прогнозировать температуру на границе стружка – инструмент с абсолютной погрешностью 5 %. Однако наименьшая средняя абсолютная погрешность в 0,78 % наблюдалась в модели , построенной с использованием ИНС и , следовательно , может быть надежно использована для прогнозирования температуры интерфейса стружка – инструмент во время точения SS304 . Для цитирования : Кулкарни А . П ., Чинчаникар С ., Саргаде В . Г . Теория размерностей и моделирование температуры на границе раздела стружка – инструмент при точении SS304 на основе искусственных нейронных сетей // Обработка металлов ( технология , оборудование , инструменты ). – 2021. – Т . 23, № 4. – С . 47–64. – DOI: 10.17212/1994-6309-2021-23.4-47-64. ______ * Адрес для переписки Чинчаникар Сатиш , к . т . н ., профессор Институт информационных технологий Вишвакармы , Кондва ( Бадрек ), Пуне - 411048, Махараштра , Индия Тел .: 91-2026950441, e-mail: satish.chinchanikar@viit.ac.in