Obrabotka Metallov 2019 Vol. 21 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 21 № 3 2019 8 ТЕХНОЛОГИЯ Рис. 1. Алгоритм проведения экспериментального исследования Fig. 1. Algorithm for conducting experimental research ние составляющих сил резания, возникающих в процессе точения); 3 – построение расчетной модели в CAD-системе (в том числе 3.1 – опре- деление типов конечных элементов; 3.2 – опре- деление свойств материала: модуля упругости, коэффициента Пуассона, плотности; 3.3 – опре- деление геометрии расчетной модели); 4 – при- ложение нагрузок и получение решения; 5 – учет деформационных отклонений. Исходные данные для расчета и проведения эксперимента представлены в таблице. Блок расчетов на рис. 1 обозначен цифрой 2, включает в себя определение скорости резания. Скорость резания V при наружном продольном и поперечном точении и растачивании рассчиты- вают по эмпирической формуле (в соответствии со справочными данными) [24]   v v m x y C V K T t S      0,2 0,15 0,45 350 0, 69 135 . 45 2, 5 0, 4 ì / ìèí (1) Для следующего этапа – конечно-элемент- ного моделирования – определяем составляю- щие силы резания, которые возникают в про- цессе точения цилиндрической поверхности детали. При наружном продольном точении эти составляющие рассчитываются по следующей формуле (в соответствии со справочными дан- ными) [24]: z   , , p p 10 x y n x y P C t S V K z       1,0/0,9/1,0 , , 10 300 / 243 / 33 9 2, 5 y x P       0,75/0,6/0,5 0,15/ 0,3/ 0,4 0, 4 135   1, 44 /1, 83 /1, 83 2798 /1392 /1392 .Í (2) Кроме того, для конечно-элементного ана- лиза необходимо знать свойства материала ис- следуемого объекта. Качественная сталь марки Сталь 40X (ГОСТ 4543–71) предназначена для производства деталей, от которых требуется по- вышенная прочность для долговечности и повы- шенного срока службы. Химические и механические свойства стали марки 40Х – по ГОСТ 4543–71. Для конечно-элементного моделирования воздействия составляющих силы резания на объ- ект, который подлежит металлообработке, ис- пользовалась программа SolidWorks Simulation. Результаты и их обсуждение При исследовании была произведена об- работка двух партий деталей, состоящих из двадцати штук, на токарном центре SMTCL CAK50135. В процессе подготовки управляющей про- граммы для станков с ЧПУ деталь рассматри- вается в системе станок–приспособление–ин- струмент–деталь. Заготовка устанавливается на станке с помощью приспособления, которое фиксирует положение будущей детали относи- тельно начального положения рабочих органов станка, определяющих и положение режущего инструмента. Траектория режущего инструмен- та строится относительно контура детали, а за- тем преобразуется в движение соответствующих рабочих органов станка. Для этого используются системы координат детали и инструмента. Связь систем координат детали ( X д Y д Z д ) и инструмента ( X и Y и Z и ) при токарной обработке представлена на рис. 2. Для построения математической модели фор- мообразования поверхности с помощью произ- водящей кромки резца необходимо описать ее в системе координат ( X и Y и Z и ), которая связана