Obrabotka Metallov 2020 Vol. 22 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 22 № 3 2020 44 ОБОРУДОВАНИЕ . ИНСТРУМЕНТЫ Взаимосвязь температуры и силы резания с износом и вибрациями инструмента при токарной обработке металлов Виктор Лапшин a, * , Вероника Христофорова b , Сергей Носачев c 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 https://orcid.org/0000-0002-8611-1152, nikaapp@rambler.ru, c https://orcid.org/0000-0003-0302-2937, nosachev-s@yandex.ru Обработка металлов ( технология • оборудование • инструменты ). 2020 Том 22 № 3 с . 44–58 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2020-22.3-44-58 Обработка металлов ( технология • оборудование • инструменты ) Сайт журнала : http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov Введение Современные технологии обработки метал - лов на металлорежущих станках на сегодняш - ний день являются одной из самых развиваю - щихся отраслей науки и техники . Например , металлорежущие станки , производимые такими крупными компаниями , как Siemens и Fanuc Co., Ltd., содержат в себе самые передовые подходы к разработке и построению автоматических и ИНФОРМАЦИЯ О СТАТЬЕ УДК 531.39 История статьи : Поступила : 29 апреля 2020 Рецензирование : 12 мая 2020 Принята к печати : 07 июня 2020 Доступно онлайн : 15 сентября 2020 Ключевые слова : Нелинейная динамика Вибрации Процесс резания Температура резания Финансирование : Исследование выполнено при фи - нансовой поддержке гранта РФФИ № 19-08-00022. АННОТАЦИЯ Введение . Процессы , протекающие в станке при резании металлов , взаимосвязаны друг с другом . В процессе резания сложная динамика обработки включает в себя как быстроизменяющиеся факторы , так и факторы , носящие более эволюционный ( медленный ) характер . Под такими факторами подразумеваем : изменения стационарных составляющих сил резания , температуры в зоне обработки и износ инструмента . На сегодня единой и непротиворечивой математической модели , описывающей такую взаимосвязь , не существует . Поэтому в статье предложен подход , основанный на обработке экспериментальных данных , полученных в серии экспериментов , позволяющий выявить структуру обратных связей , формируемых при резании и связывающих между собой подсистемы , описывающие силовую , тепловую и вибрационную реакцию со стороны процесса резания на формообразующие движения инструмента . Цель работы . За счет формирования непротиворечивой модели связи между подсистемами , описывающими силовую , тепловую и вибрационную реакцию со стороны процесса резания на формообразующие движения инструмента , получить описание механизма самоорганизации процесса резания в процессе эволюционных изменений инструмента . Такой механизм нужен для поиска некоторого режима функционирования системы резания , при котором может стабилизироваться дальнейший износ режущего клина , сила резания , температура в зоне резания и вибрации инструмента . В работе исследован процесс обработки металлов резанием на токарном станке для случая продольного точения изделия . Методы исследования . Исследования состоят из серии натурных экспериментов на реальном оборудовании с использованием современного измерительного стенда STD.201-1, позволяющего одновременно измерять силовую , температурную и вибрационную составляющие реакции со стороны процесса резания на формообразующие движения инструмента . Для обработки и анализа полученных экспериментальных данных использовался пакет математических программ Matlab, в котором была разработана подпрограмма , позволяющая провести спектральный анализ вибрационных сигналов , а также графическую интерпретацию измеренных величин . Результаты и обсуждение . Приведены результаты обработки экспериментальных данных , в частности спектры вибрационных сигналов , получены зависимости сил и температуры от износа инструмента , а также выявлено влияние износа на вибрационную динамику процесса резания . Проведена оценка влияния энергии вибраций инструмента на температурное поле в зоне резания . Основным выводом по работе является выдвинутое нами положение о самоорганизации системы резания через процесс эволюции инструмента , выражающийся в износе режущего клина , целью которого служит формирование некоторого квазистационарного режима резания . Для цитирования : Лапшин В . П ., Христофорова В . В ., Носачев С . В . Взаимосвязь температуры и силы резания с износом и вибрациями инструмента при токарной обработке металлов // Обработка металлов ( технология , оборудование , инструменты ). – 2020. – Т . 22, № 3. – С . 44–58. – DOI: 10.17212/1994-6309-2020-22.3-44-58. ______ * 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