Основой теоретического анализа различных видов механической обработки резанием, помимо кинематики и геометрических параметров инструмента, являются параметры стружкообразования и силы резания.
Целью проведенных исследований является разработка расчетной методики параметров стружкообразования и сил резания при обработке таких пластичных материалов как конструкционные углеродистые и легированные стали, и алюминиевые сплавы. Предметом исследований является непосредственно процесс резания, алгоритмы и методы расчетов в рассматриваемой предметной области. Использован теоретический (расчетный) метод анализа параметров процесса. Результаты расчетов на качественном и количественном уровне сравнивались с опубликованными экспериментальными данными.
Применительно к вопросам стружкообразования и силам резания проанализирована модель с единственной плоскостью сдвига, которая представляет возможность для количественной оценки параметров и показателей процесса. Эта модель обоснованно использована в современных литературных источниках по резанию металлов отечественных и зарубежных авторов. Новизна предложенного методического подхода заключается в том, что расчет параметров и сил резания не требует проведения экспериментальных исследований, и основан на использовании известных механических характеристик обрабатываемого и инструментального материалов. Результатами расчетов являются параметры: угол сдвига, коэффициент укорочения стружки, относительный сдвиг, коэффициент трения на передней поверхности, силы резания и др. Расчет этих параметров позволит перейти к теплофизическим задачам, анализу износа и стойкости инструмента, точности, качеству и производительности обработки.
Последовательность расчетов организована в разработанной пользовательской программе на алгоритмическом языке программирования с результатами, представленными в графическом или табличном виде. Расчетная методика является структурной составляющей теории резания и предназначена для использования при проведении научных исследований и инженерных расчетов в этой предметной области.
In addition to the kinematics and geometric parameters of the tool, parameters of chip formation and cutting forces lay the groundwork for theoretical analysis of various types of machining.
The objective of research activities is to develop a calculation technique to evaluate parameters of chip formation and cutting forces when machining such plastic materials as structural carbon and alloy steels, and aluminum alloys. The subject of research activities is directly a cutting process, algorithms and calculation methods in the field under consideration. A theoretical (calculated) method to analyse parameters was used. The results of qualitative and quantitative calculations were compared with the published experimental data.
As to the chip formation and cutting forces, a model with a single shear plane is analyzed, which allows a quantitative evaluation of the parameters and of the process factors. Modern domestic and foreign authors’ publications of cutting metals use this model on the reasonable grounds. The novelty of the proposed technique is that calculation of parameters and cutting forces does not require experimental research activities and is based on using the known mechanical characteristics of machined and tool materials. The calculation results are parameters, namely the shear angle, velocity factor of the chip, relative shift, friction coefficient at the front surface, cutting forces, etc. Calculation of these parameters will allow us to pass on to the thermo-physical problems, analysis of tool wear and durability, accuracy, quality and performance rate.
The sequence of calculations is arranged in the developed user program in an algorithmic programming language with results in graphical or tabulated view. The calculation technique is a structural component of the cutting theory and is to be used in conducting research activities and engineering calculations in this subject area.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.