Development of a mathematical model for optimizing the milling process to increase the fatigue limit of products and minimize the stress of the cutting process

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The presented article demonstrates the work on setting up full-scale and numerical experiments on the milling process of D16 and L63 alloys. The results of field experiments were dependences linking the roughness parameters with the parameters of the milling mode applied to alloys D16 and L63. These dependencies can be used to optimize technological processes when it is necessary to assign such processing modes that will ensure the surface roughness specified by the designer. In addition, these dependencies were used by the authors to modernize the formulas for determining the effective stress concentration coefficient, which has practical benefits at the stages of design and technological preparation of production. The result of the numerical experiment were dependences that allow us to determine the maximum equivalent stresses that occur along the cutting section of the cutters during processing of the alloys studied in this work. The integrated application of the results of this study can have a positive impact on production both in achieving maximum product quality and in ensuring the economic development of the enterprise by choosing processing modes that spare the processing tool.

About the authors

Dmitriy V. Evdokimov

Samara National Research University

Author for correspondence.
Email: dmitry.evd.ssau@gmail.com

Associate Professor of the Department of Aircraft Engine Production

Russian Federation, Samara, Russian Federation

Vladimir G. Pavlov

Samara National Research University

Email: homkov34@yandex.ru

Student of Institute of Engines and Power Plants

Russian Federation, Samara, Russian Federation

Aleksandr E. Shtyrlov

Samara National Research University

Email: shtyrlov_03@mai.ru

Samara National Research University

Russian Federation, Samara, Russian Federation

References

  1. Akimov, V. M. (1981), Osnovy nadezhnosti gazoturbinnyh dvigateley [Fundamentals of reliability of gas turbine engines], Mashinostroenie Publ., Moscow, 207p. (In Russian).
  2. Bratuhin, A. G., Yazov, G. K., Karasev, B. E., Eliseev, Y. S., Krymov, E. E. and Nezhurin, E. P. (1997), Sovremennye tehnologii v proizvodstve gazoturbinnyh dviganeley [Modern technologies in the production of gas turbine engines], Mashinostroenie Publ., Moscow, 416p. (In Russian).
  3. Kurkin, S. A. (1998), “Models of the development of fracture from defects such as discontinuities under cyclic loading, based on methods of fracture mechanics”, Control’ i diagnostika, no. 2, pp. 17-20. (In Russian).
  4. Sulima, A. M., Shulov, V. A. and Yagodkin, Y. D. (1988), Poverhostnyy sloy i ekspluatatsionnye svoystva detaley mashin [Surface layer and performance properties of machine parts], Mashinostroenie Publ., Moscow, 240p. (In Russian).
  5. Alajmi, M. S. and Almeshal, A. M. (2020), “Prediction and Optimization of Surface Roughness in A Turning Process Using the ANFIS-QPSO Method”, Materials, vol. 13, no. 13, pp. 1.
  6. Vorontsov, A. L., Sultan-zade, N. M. and Albagachiev, A. Y. (2010), “Development of a new theory of thermal cutting processes. 4. Analysis of the main theoretical studies of thermal physics of cutting. Part 2”, Vestnik mashinostroeniya, no. 5, pp. 57-65. (In Russian).
  7. Zhulov, E. L., Larionova, T. V. and Plavnik, S. L. (2016), “Methods for ensuring a given roughness of the treated surface during finishing turning operations”, Sovremennoe mashinostroenie. Hauka i obrazovanie, no. 5, pp. 924. (In Russian).
  8. Li, J. G. and Wang, S. Q. (2017), “Distortion caused by residual stresses in machining aeronautical aluminum alloy parts: recent advances”, Int J Adv Manuf Technol., vol. 89, no. 1, pp. 997-1012.
  9. Suslov, A. G. (2000), Kachestvo poverhnostnogo sloya detaley mashin [The quality of the surface layer of machine parts], Mashinostroenie Publ., Moscow, 320 p. (In Russian).
  10. Skuratov, D. L. and Trusov, V. N. (2012), Obrabotka konstruktsionnyh materialov. Protsessy rezaniya i rezhushzhie instrument [Processing of structural materials. Cutting processes and cutting tools], SSAU Publ., Samara, 195 p. (In Russian).
  11. Evdokimov, D. V., Skuratov, D. L. and Bukatyj, A. S. (2022), “Development of a Finite Element Models and Method for Determining Residual Stresses in the Workpiece after the End Milling Operation”, International Conference on Dynamics and Vibroacoustics of Machines (DVM), pp. 1-7. (In Russian).
  12. Evdokimov, D. V., Skuratov, D. L. and Bukatyj, A. S. (2021), “Technological residual deformations prediction of GTE blades by numerical method after end milling”, Izvestia of Samara Scientific Center of the Russian Academy of Sciences, vol. 24, no. 1, pp. 11-19. (In Russian).
  13. Ovseenko, A. N. (2006), Tehnologicheskie osnovy snizheniya ostatozhnyh deformatsiy i obespecheniya kachestva obrabotki vysoko nagruzhennyh detaley energomashin [Technological bases of methods for reducing residual deformations and ensuring the quality of processing of highly loaded parts of power engineering], Ph.D. Thesis, Moscow, 32 p. (In Russian).
  14. Nayber, G. (1947), Kontsentratsiya napryazheniy [Stress concentration], Gostehizdast Publ., Moscow, 204 p. (In Russian).
  15. Peterson, P. (1977), Koeffitsienty kontsentratsii napryazheniy [Stress concentration coefficients], Mir Publ., Moscow, 301p. (In Russian).
  16. GOST 25.504-82 (1977), Mobil'nyy spekl-interferometr dlya issledovaniya form kolebaniy vibriruyushchikh ob"ektov vo vnestendovykh usloviyakh [Strength calculation and testing. Methods of fatigue strength behaviour calculation], Standartinform, Moscow, 55 p. (In Russian).
  17. Bondar’, A. G. and Statyuha, G. A. (1976), Planirovanie eksperimrnta v himicheskoy tohnologii [Planning an experiment in chemical technology], Vishcha shkola Publ., Kiev, 184 p. (In Russian).
  18. Kovaleva, A. A., Krasko, A. A. and Rogov, N. V. (2022), “Assessment of surface roughness of machine parts with wear-resistant gas-thermal coatings during turning”, Problemy mashinistroeniya i nadezhnosti mashin, no. 6, pp. 56-64. (In Russian).
  19. Salakova, A. E., Selina, Y. N., Simakov, M. A. and Filippov, Y. A. (2016), “Experimental study of the surface roughness of a heat-resistant steel part after turning with hard alloy cutting plates”, Reshetnevskye chteniya, vol. 1, p. 577. (In Russian).
  20. Tabakov, V. P., Vereshchaka, A. S. and Grigoriev, S. N. (2012), Funktsional'nye parametry protsessa rezaniya rezhushchim instrumentom s iznosostoykimi pokrytiyami [Functional parameters of the cutting process with wear-resistant coatings], UlSTU Publ., Ulyanovsk, 172 p. (In Russian).
  21. Kozlov, V. N. (2014), Raschet rezhimiv, sil i moshchnosti rezaniya [Calculation of cutting modes, forces and power], TPU Publ., Tomsk, 29p. (In Russian).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2025 Evdokimov D.V., Pavlov V.G., Shtyrlov A.E.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».