Анализ вариаций угловых координат режущего инструмента при изменении условий резания в процессе выполнения технологических операций

Цель – оптимизация условий резания путем управления кинематическими углами режущего инструмента при обработке фасонных поверхностей и технологически обусловленном изменении режимных параметров процесса резания. Объектом исследований явились условия резания при обработке фасонных поверхностей, их влияние на режимные параметры процесса резания, кинематические углы режущего инструмента (передний и главный в плане) и наклона режущей кромки. При построении математических моделей использовались методы теории резания, теоретической механики и термодинамики. Проведенный анализ геометрии лезвия режущего инструмента как в статике, так и в кинематике показал, что изменение угловых координат передней поверхности лезвия при различных условиях резания в процессе выполнения технологических операций требует внедрения управляемых осей поворота. Эти оси должны регулировать основные углы лезвия: главный, передний и угол наклона режущей кромки. При заглублении инструмента более 85% кинематические углы интенсивно изменяются даже при относительно небольших погрешностях его установки. Предложено ввести управляемые оси поворота передней поверхности лезвия режущего инструмента по ее основным углам: главному, переднему и углу наклона режущей кромки. Показано, что кинематические углы интенсивно изменяются даже при относительно небольших погрешностях его установки. Выявлено, что данные углы конструктивно ограничивают диапазон регулирования переднего угла режущего инструмента в связи с недопустимым уменьшением заднего угла, необходим их учет при расчете силовых характеристик процесса резания. Таким образом, для решения проблемы стабилизации кинематических углов режущего инструмента нужно разрабатывать новые методы и технологии, которые позволят более точно контролировать кинематические параметры в процессе резания. Важно учитывать влияние различных факторов, таких как материал обрабатываемой детали, тип режущего инструмента и режимы резания.

1. Кабалдин Ю.Г., Башков А.А. Самоорганизация и механизм трения при резании // Вестник машиностроения. 2023. Т. 102. № 2. С. 167–173. https://doi.org/10.36652/0042-4633-2023-102-2-167-173. EDN: QPEWOW.

2. Кабалдин Ю.Г., Саблин П.А., Щетинин В.С. Управление динамической устойчивостью металлорежущих систем в процессе резания по фрактальности шероховатости обработанной поверхности // Frontier Materials & Technologies. 2023. № 3. С. 43–51. https://doi.org/10.18323/2782-4039-2023-3-65-4. EDN: PATDRX.

3. Бобров В.Ф. Влияние угла наклона главной режущей кромки инструмента на процесс резания металлов. М.: Машгиз, 1962. 150 с.

4. Бобров В.Ф., Грановский Г.И., Зорев Н.Н., Исаев А.И., Клушин М.И., Ларин М.Н. [и др.]. Развитие науки о резании металлов. М.: Машиностроение, 1967. 416 с. EDN: XVPBFT.

5. Бобров В.Ф. Основы теории резания металлов. М.: Машиностроение, 1975. 344 с.

6. Вульф А.М. Резание металлов. Л.: Машиностроение, 1973. 496 с.

7. Телешевский В.И., Соколов В.А. Лазерная коррекция геометрических погрешностей многокоординатных систем с программным управлением // Измерительная техника. 2012. № 5. С. 33–37.

8. Кузнецов А.П. Тепловое поведение и точность металлорежущих станков: монография. М.: Янус-К, 2011. 255 с. EDN: QNCVON.

9. Сальников В.С, Шадский Г.В, Ерзин О.А. Перспективы управления передним углом режущего клина при технологической обусловленности изменения скорости резания // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2023. № 12. С. 276–284. https://doi.org/10.24412/2071-6168-2023-12-276-277. EDN: RVCVLJ.

10. Ерзин О.А., Шадский Г.В., Шаталов Д.Д. Управление кинематическими углами резца в зависимости от профиля обрабатываемой детали // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2024. № 8. С. 494–501. https://doi.org/10.24412/2071-6168-2024-8-494-495. EDN: INPCGN.

11. Zakovorotny V., Gvindjiliya V. The features of the evolution of the dynamic cutting system due to the regenerative effect // Dynamics of technical systems: AIP Conference Proceedings of the 7 International Scientific-Technical Conference (Rostov-on-Don, 9–11 September 2023). Rostov-on-Don: American Institute of Physics Inc., 2023. Vol. 2507. Iss. 1. Р. 030002. https://doi.org/10.1063/5.0109559. EDN: FLSYFX.

12. Безъязычный В.Ф. Метод подобия в технологии машиностроения: монография. М.: Инфра-Инженерия, 2021. 356 с.

13. Сальников В.С., Шадский Г.В., Ерзин О.А. Анализ конструкторского решения «интеллектуального» режущего инструмента с управляемым передним углом // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2022. № 10. С. 400–406. https://doi.org/10.24412/2071-6168-2022-10-400-406. EDN: IECIWG.

14. Шадский Г.В., Сальников В.С., Ерзин О.А. Анализ технических возможностей кинематическими углами режущего клина при точении // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2019. № 12. С. 360–367. EDN: AZLAUI.

15. Шадский Г.В., Сальников В.С., Ерзин О.А. Перспективы управления кинематическими углами режущего клина на операциях точения // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2019. Вып. 12. С. 342–349. EDN: PLHGSV.

16. Сальников В.С., Шадский Г.В., Ерзин О.А. Техническое решение отрезного резца с управляемым передним углом // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2024. № 2. С. 3–6. https://doi.org/10.24412/2071-6168-2024-2-3-4. EDN: YTQRUQ.

17. Евсеев Л.Л. Исходные положения и зависимости для расчета характеристик динамики процесса резания металлов // Вестник машиностроения. 1995. № 12. С. 3–7.

18. Евсеев Л.Л. Расчет оптимальной скорости резания по коэффициенту динамичности процесса стружкообразования // Станки. Инструмент. 1994. № 4. С. 41–43.

19. Волков Д.И., Проскуряков С.Л. Разработка модели процесса резания с учетом цикличности формирования стружки // Вестник Уфимского государственного авиационного технического университета. Машиностроение. 2011. Т. 15. № 3. С. 72–78. EDN: PWTNTV.

20. Рыжкин А.А., Климов М.М., Сергеев Р.В. Особенности стружкообразования при обработке сталей твердыми сплавами с износостойкими покрытиями // Вестник Донского государственного технического университета. 2001. Т. 1. № 1. С. 47–53. EDN: SXQCTB.