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

OBRABOTKAMETALLOV Vol. 23 No. 4 2021 51 EQUIPMENT. INSTRUMENTS Рис . 2. Установка с инструментальной термопарой Fig. 2. Tool-work thermocouple machining setup вольфрама . Электрический воздухонагреватель использовался в качестве нагревательного эле - мента для соединения рабочего инструмента . Он имитировал тепловые явления при механи - ческой обработке . В литературе сообщается , что температура калибровки должна быть больше половины точки плавления рабочего материала ( температура плавления SS304 : 1453 °C) [1, 2]. Поэтому был выбран электрический воздухо - нагреватель из материала инконель мощностью 2 кВт , который может создавать температуру 1000 °C в раскаленных условиях . На стыке за - готовки и вставки устанавливалась стандартная проволока для термопары алюмель - хромель . Для калибровки температуры на границе раз - дела стружка – инструмент калибруемый матери - ал заготовки и инструмента сначала зажимался для обеспечения надлежащего контакта между ними . Затем один конец медного провода под - соединяли к инструменту и заготовке , а другой конец – к клеммам вольтметра . Далее электри - ческий воздухонагреватель был приведен в контакт с точкой соединения для нагрева этой самой точки . Стандартная термопара типа К ( хромель - алюмель ) удерживалась на стыке ра - бочего инструмента и подключалась к инди - катору температуры . Вся сборка размещалась в контейнере , изолированном стекловолокном для уменьшения тепловых потерь . После вклю - чения электрического нагревателя происхо - дил постепенный нагрев точки соединения до 1000 о C с одновременной регистрацией соот - ветствующей ЭДС . Калибровочная кривая для комбинации твердосплавных инструментов без покрытия , а также с TiAlN и TiN/TiAlN PVD - покрытиями и рабочего материала SS304 пока - зана на рис . 3. Рис . 3. Калибровочная кривая для инструментов без покрытия , а также с TiAlN и TiN/TiAlN PVD - покрытиями Fig. 3. Calibration curves for uncoated and PVD single- layer TiAlN and multi-layer TiN/TiAlN coated carbide tools Результаты и их обсуждение Большое количество исследований во всем мире направлены на улучшение обрабатываемо - сти SS304 . В табл . 2 показаны эксперименталь - ные результаты измерения температур резания во время сухого точения стали SS304 инстру - ментами без покрытия , а также с TiAlN и TiN/ TiAlN PVD - покрытиями при различных режи - мах резания . На рис . 4 показано влияние ско - рости резания и подачи на температуру резания твердосплавными инструментами без покрытия , а также с TiAlN и TiN/TiAlN PVD - покрытиями . В последние годы исследователи уделяют значительное внимание разработке прогнозных моделей для измерения производительности во время обработки . В настоящей работе для про - гнозирования температуры на границе раздела стружка – инструмент разработаны модели на основе статистического анализа , анализа раз - мерностей и искусственной нейронной сети . Графики поверхности построены для лучше - го понимания влияния параметров процесса на температуру резания . Значения коэффициен - тов , задействованных в статистических моделях для различных инструментов , были рассчитаны