Силы резания при деформационном упрочнении аустенитной стали методом деформирующего резания

Одной из перспективных областей использования метода деформирующего резания является получение износостойких поверхностей трения за счет эффекта деформационного упрочнения. Возникающие силы резания, особенно при глубокой модификации обрабатываемой поверхности, могут приводить к потере работоспособности режущего инструмента. В связи с этим становится актуальным получение расчетных формул для прогнозирования составляющих силы резания при деформирующем резании. Исследовано изменение составляющих сил резания в зависимости от режимных параметров: глубины резания, подачи и скорости резания. Измерения составляющих сил резания проведены при обработке аустенитной стали ввиду ее склонности к деформационному упрочнению. Для измерения сил резания использован современный пьезоэлектрический динамометр. Путем аппроксимации экспериментальных данных получены эмпирические формулы для расчета составляющих сил резания в пределах выбранных диапазонов варьируемых параметров. Наиболее точной оказалась формула для определения главной составляющей силы резания.

Литература

[1] Зубков Н.Н., Овчинников А.И. Способ получения поверхностей с чередующимися выступами и впадинами (варианты) и инструмент для его осуществления. Пат. 2044606 РФ, 1995, бюл. № 27.

[2] Зубков Н.Н. Разработка и исследование метода деформирующего резания как способа формообразования развитых макрорельефов. Автореф. дис. ... д-ра техн. наук. Москва, 2001. 32 с.

[3] Shetty M.N. Dislocation and mechanical behaviour of materials. Delhi, PHI Learning Private Limited, 2013. 975 p.

[4] Шуляк Я.И. Особенности деформационного упрочнения поверхностного слоя деталей методом деформирующего резания. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2015, № 3(660), c. 3–10, doi: 10.18698/0536-1044-2015-3-3-10

[5] Зубков Н.Н., Васильев С.Г. Повышение износостойкости деталей пар трения скольжения на основе метода деформирующего резания. Упрочняющие технологии и покрытия, 2013, № 8, c. 3–9.

[6] Браславский В.М. Технология обкатки крупных деталей роликами. Москва, Машиностроение, 1975. 160 с.

[7] Zubkov N.N., Ovchinnikov A.I., Vasil’ev S.G. Tool–Workpiece Interaction in Deformational Cutting. Russian Engineering Research, 2016, vol. 36, no. 3, pp. 209–212, doi: 10.3103/S1068798X16030217

[8] Древаль А.Е., Васильев С.Г., Виноградов Д.В., Мальков О.В. Контрольно-измеритель¬ный диагностический стенд для экспериментальных исследований в технологии механической обработки. Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2014, № 12, с. 22–58, doi: 10.7463/1214.0749286

[9] Виноградов Д.В., Древаль А.Е., Васильев С.Г. Комплекс для оценки износостойкости материалов и сил резания при точении. Инженерный вестник. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2014, № 09, с. 33–42. URL: http://engbul.bmstu.ru/doc/727928.html (дата обращения 01 июня 2016).

[10] Шуляк Я.И., Васильев С.Г. Модернизация установки измерения сил резания на базе динамометра УДМ–600. Машины и установки: проектирование, разработка и эксплуатация. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2016, № 01, c. 1–12. URL: http://maplants.elpub.ru/jour/article/view/33/27 (дата обращения 09 апреля 2018), doi: 10.7463/aplts.0116.0831168

[11] Nomani J., Pramanik A., Hilditch T., Littlefair G. Machinability study of first generation duplex (2205), second generation duplex (2507) and austenite stainless steel during drilling process. Wear, 2013, vol. 304(1–2), pp. 20–28, doi: 10.1016/j.wear.2013.04.008

[12] Selvaraj D.P., Chandramohan P., Mohanraj M. Optimization of surface roughness, cutting force and tool wear of nitrogen alloyed duplex stainless steel in a dry turning process using Taguchi method. Measurement, 2014, vol. 49, pp. 205–2015, doi: 10.1016/j.measurement.2013.11.037

[13] Беликов А.И., Богданец Д.С., Васильев С.Г., Калинин В.Н., Шарапков М.А. Исследование влияния антифрикционных упрочняющих покрытий на энергоэффективность обработки при сверлении стали. Упрочняющие технологии и покрытия, 2017, т. 13, № 11(155), c. 483–486.

[14] Ашкинази Е.Е., Ральченко В.Г., Конов В.И., Виноградов Д.В., Цыганков П.А., Дрыжак Е.А., Хомич А.В. Коэффициенты трения при резании силумина пластинами с одно- и двухслойными CVD алмазными покрытиями, осажденными в СВЧ-плазме. Вестник машиностроения, 2018, № 3, с. 77–81.

[15] Васильев А.С., Кутин А.А., ред. Справочник технолога-машиностроителя. В 2 т. Т. 2. Москва, Инновационное машиностроение, 2018. 818 с.

[16] Stachurski W., Midera S., Kruszynski B. Determination of mathematical formulae for the cutting force FC during the turning of C45 steel. Mechanics and Mechanical Engineering, 2012, vol. 16(2), pp. 73–79.

[17] Wayal V., Ambhore N., Chinchanikar S., Bhokse V. Investigation on cutting force and vibration signals in turning: mathematical modeling using response surface methodology. Journal of Mechanical Engineering and Automation, 2015, vol. 5, no. 3B, pp. 64–68, doi: 10.5923/c.jmea.201502.13

[18] Badan I., Oancea Gh., Vasiloni M. Mathematical model for drilling cutting forces of 40CrMnMoS8-6 steel. Bulletin of the Transilvania University of Brasov. Series 1: Engineering Sciences, 2012, vol. 5 (54), no. 1, pp. 31–38.

[19] Constantin C., Constantin G. Empirical model of the cutting forces in milling. Proceedings in Manufacturing Systems, 2013, vol. 8, no. 4, pp. 205–212.