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

OBRABOTKAMETALLOV Vol. 23 No. 4 2021 53 EQUIPMENT. INSTRUMENTS Т а б л и ц а 3 Ta b l e 3 Статистические модели для прогнозирования температуры резания Statistical-based models to predict cutting temperature Тип инструмента / Type of tool Статистические модели / Statistical-based models R - квадрат / R -squared Номер уравнения / Eq. no. Твердосплавный без покрытия / Uncoated carbide 0,3814 0,01144 169, 0517 T V f = 0,98 (1) Твердосплавный с TiAlN PVD - покрытием / PVD -coated TiAlN carbide tool 0,3074 0,0874 265, 5113 T V f = 0,93 (2) Твердосплавный с TiN/TiAlN PVD - покрытием / PVD -coated TiN/TiAlN carbide tool 0,2889 0,0897 299, 4988 T V f = 0,99 (3) методом регрессии с использованием програм - много обеспечения Data- fi t . Значения R - квадрата для всех разработанных статистических моделей выше 0,9 ( табл . 3) показывают , что разработан - ные модели могут быть надежно использованы для прогнозирования температуры на границе раздела стружка – инструмент во время токарной обработки SS304 для данной комбинации ин - струмента и заготовки . Чтобы иметь четкое представление о влия - нии входных параметров на температуру реза - ния , построены трехмерные (3 D ) поверхностные диаграммы путем изменения параметров про - цесса для инструментов без покрытия и с PVD - покрытием . Диаграммыпостроены с использова - нием разработанных эмпирических уравнений . На рис . 4 показаны трехмерные поверхностные ди - аграммы температуры резания во время токарной обработки SS304 для различных инструментов , по - строенные с использованием формул (1)–(3). Из рис . 4, a , б и в видно , что температура резания увеличивается с увеличением скорости резания и подачи . Повышение температуры ре - зания более заметно при увеличении скорости резания , сопровождаемой подачей . Однако этот эффект проявляется в большей степени при ис - пользовании твердосплавного инструмента без покрытия , за которым следует твердосплавный инструмент с TiAlN- покрытием . Это также мо - жет быть подтверждено более высоким положи - тельным значением экспоненты для скорости резания , за которым следует подача по форму - лам (1)–(3). Самая низкая температура резания , наблю - даемая для твердосплавного инструмента без покрытия , показывает , что максимальное коли - чество тепла проникало в режущий инструмент от передней поверхности . Однако более высокая температура поверхности раздела , наблюдаемая при использовании инструментов с покрытием , показывает , что покрытия способствуют мень - шему проникновению тепла в основание ин - струмента . Вместе с тем среди инструментов с покрытием самая низкая температура поверхно - сти раздела стружка – инструмент наблюдалась у твердосплавного инструмента с TiAlN PVD - покрытием , чем у инструмента с покрытием TiN/TiAlN. Это также может быть подтвержде - но более высоким значением теплопроводности твердосплавного инструмента без покрытия , за которым следует покрытие TiAlN и покрытие TiN/TiAlN. Теплопроводность инструмента без покрытия , а также с TiAlN и TiN/TiAlN PVD - покрытием составляет 80 Вт / м · К , 6,7 Вт / м · К и 5,1 Вт / м · К соответственно [12–14]. Несмо - тря на то что теплопроводность увеличивается в зависимости от температуры , при высоких тем - пературах теплопроводность инструмента с по - крытием остается ниже , чем у инструмента без покрытия [12]. Следовательно , тепло , проводи - мое в инструменте во время обработки твердо - сплавным инструментом без покрытия , больше по сравнению с инструментами с TiAlN - и TiN/ TiAlN - покрытиями . Следовательно , темпера - тура твердосплавного инструмента без покры - тия ниже , чем у инструмента с покрытием . Эти