Технико-экономические и термодинамические аспекты оптимизации лезвийной обработки

Целью данного исследования является разработка расчетного метода выбора оптимальной скорости резания, соответствующей минимальной интенсивности изнашивания инструмента. Выполнен анализ известных критериев оптимизации: трибологических, температурных, энергетических и термодинамических. Выявлены признаки их оптимальности при вариации скорости резания (трения). Особое внимание уделено разработанным в Донском государственном техническом университете экспериментальным термодинамическим критериям оптимизации, отражающим флуктуационную природу трения и износа. Показано, что максимальные значения флуктуационных критериев при вариации скорости резания характеризуют повышенные диссипативные возможности зоны резания. Получена формула для расчета оптимальной скорости резания из условий теплового равновесия на контактных площадках токарного резца. Кроме элементов режима резания, геометрии инструмента и контактных нагрузок в формулу входит деформационная характеристика процесса резания - коэффициент укорочения стружки. Предложенная аналитическая зависимость позволяет выбирать оптимальный режим с помощью расчетов, без проведения дорогостоящих стойкостных экспериментов.

режимы резания, оптимальная скорость, критерии оптимизации, термодинамика изнашивания, cutting modes, optimum cutting speed, optimization criteria, thermodynamics of wear process

1. Рыжкин, А. А. Термодинамические критерии оптимизации процесса изнашивания / А. А. Рыжкин // Надежность и эффективность станочных и инструментальных систем : сб. науч. тр. - Ростов-на-Дону : Изд. центр ДГТУ, 1993. - С. 3-16.

2. Рыжкин, А. А. Физические основы обработки материалов резанием / А. А. Рыжкин, К. Г. Шучев, М. М. Климов. - Ростов-на-Дону : Изд. центр ДГТУ, 1996. - 342 с.

3. Ryshkin, A. A. Optimization of Metal Cutting Conditions / A. A. Ryshkin, L. S. Vorovich, B. I. Gordienko. - Radom : The Institute for Terotechnology, 2000. - 315 p.

4. Способ определения оптимальной скорости резания : а. с. 657918 СССР / А. Д. Макаров [и др.]. - № 233161/08 ; заявл. 03.03.76 ; опубл. 28.04.79, Бюл. № 15. - 5 с.

5. Рыжкин, А. А. Обработка материалов резанием: физические основы / А. А. Рыжкин. - Ростов-на-Дону : Изд. центр ДГТУ, 1995. - 291 с.

6. Выбор режимов резания труднообрабатываемых жаропрочных интерметаллидных сплавов тепловизионным методом / И. В. Анухин [и др.] // Станки, инструмент. - 2015. - № 1. - С. 16-20.

7. Способ определения оптимальной скорости резания твердосплавного инструмента : патент 2173611 Рос. Федерация : С2 B23 B1/00 / Е. В. Артамонов [и др.]. - № 99121439/02 ; заявл. 12.10.99 ; опубл. 20.09.01, Бюл. № 17. - 5 с.

8. Силин, С. С. Метод подобия при резании металлов / С. С. Силин. - Москва : Машиностроение, 1979. - 152 с.

9. Старков, В. К. Дислокационные представления о резании металлов / В. К. Старков. - Москва : Машиностроение, 1979. - 160 с.

10. Силин, С. С. Оптимизация операций механической обработки по энергетическим критериям / С. С. Силин, А. В. Баранов // Станки, инструмент. - 1999. - № 1. - С. 16-17.

11. Тавстюк, А. А. Применение удельных энергетических параметров при оптимизации и управлении процессом резания / А. А. Тавстюк, А. Г. Лютов, Г. Н. Коуров // Станки, инструмент. - 2014. - № 2. - C. 29-34.

12. Закураев, В. В. Оценка условий оптимального режима резания по энергетическим характеристикам процесса / В. В. Закураев, С. И. Хадеев. - Новокузнецк : Межотраслевой НТК, 2007. - 187 с.

13. Рыжкин, А. А. Способ определения оптимальной скорости резания : патент 2521943 Рос. Федерация : B23B1/00/ А. А. Рыжкин [и др.]. - № 2012105415/02 ; заявл. 15.02.12; опубл. 10.07.14, Бюл. № 19. - 7 с.

14. Рыжкин, А. А. Теплофизические процессы при изнашивании инструментальных режущих материалов / А. А. Рыжкин. - Ростов-на-Дону : Изд. центр ДГТУ, 2005. - 312 с.

15. Виноградов, А. А. Определение оптимальной скорости резания по коэффициенту усадки стружки / А. А. Виноградов // Станки, инструмент. - 1991. - № 7. - С. 32-33.

16. Бронштейн, И. Н. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов / И. Н. Бронштейн. - Москва : Физматгиз, 1962. - 608 с.

17. Грановский, Г. И. Обработка результатов экспериментальных исследований резания металлов / Г. И. Грановский. - Москва : Машиностроение, 1982. - 112 с.