Development of mathematical model of oscillatory processes at turning of materials with reverse hardness distribution

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

For technological guarantee of the required quality indicators of the surface layer of metallic rotation body parts at finishing machining needs the correct assignment of technological modes. During finishing turning, vibrational processes have a significant (and often decisive) effect on the formation of surface roughness. It is necessary to choose such values of technological modes, which provide an acceptable level of vibration (previously it is advisable to solve this problem by modelling). Mathematical model was carried out based on the determination of the turning tool deformations under the influence of cutting forces. To determine the amplitudes of the cutter oscillations, the Mohr integral was used, and the amplitude-frequency characteristics were determined using the Duhamel integral. Cutting forces were determined taking into account the shape and nature of chip formation, the value of technological modes and processing conditions. As the material to be machined, the authors considered the cast iron with a layer hardened by diffusion alloying. Determination of input data for model was carried out directly during machining on the lathe and with the help of measurements of chip parameters. As cutting tools, we used standard cutters with mechanically fastened plates. The evaluation of the modelling results showed high convergence with the experimental results: the error in amplitude was 8.5 percent, in oscillation frequency - 12.3 percent; in general, the error did not exceed 15 percent. Thus, the developed model can be used for preliminary vibration assessment at the design stage of turning operations.

About the authors

V. E. Ovsyannikov

Industrial University of Tyumen

Email: ovsjannikovve@tyuiu.ru
ORCID iD: 0000-0002-8775-0781

E. M. Kuznetsova

Kurgan State University

Email: imk@kgsu.ru
ORCID iD: 0009-0002-0057-8550

R. Yu. Nekrasov

Industrial University of Tyumen

Email: syncler@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-7594-6114

S. Yu. Titskaja

Industrial University of Tyumen

Email: titskajasj@tyuiu.ru
ORCID iD: 0009-0007-4048-0802

References

  1. Суслов, А. Г. Качество поверхностного слоя деталей машин / А. Г. Суслов. – Москва : Научно-техническое издательство «Машиностроение», 2000. – 320 с. – ISBN 5-217-02976-5. – Текст : непосредственный.
  2. Безъязычный, В. Ф. Метод подобия в технологии машиностроения : монография / В. Ф. Безъязычный. – Москва : Инфра-инженерия, 2021. – 356 с. – ISBN 978-5-9729-0766-3.
  3. Синергетический системный синтез управления динамикой металлорежущих станков с учетом эволюции связей / В. Л. Заковоротный, А. Д. Лукьянов, Д. А. Нгуен, Д. Т. Фам. – Ростов-на-Дону : Донской государственный технический университет, 2008. – 324 с. – ISBN 5-7890-0278-1. – Текст : непосредственный.
  4. Altintas, Yu. Identification of dynamic cutting force coefficients and chatter stability with process damping / Yu. Altintas, M. Eynian, H. Onozuka. – doi: 10.1016/j.cirp.2008.03.048. – Текст : непосредственный // CIRP Annals. – 2008. – Vol. 57, No. 1. – Р. 371–374.
  5. Özel, T. Finite element modeling the influence of edge roundness on the stress and temperature fields induced by high-speed machining / T. Özel, E. Zeren. – doi: 10.1007/s00170-006-0720-2. – Текст : непосредственный // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. – 2007. – Vol. 35, No. 3. – P. 255–267.
  6. Kalpakjian, S. Manufacturing Engineering and Technology / S. Kalpakjian, S. Schmid. –Pearson Education, 2009. – 1197 p. – Текст : непосредственный.
  7. Суслов, А. Г. Выбор, назначение и технологическое обеспечение параметров шероховатости поверхностей деталей машин по ГОСТу 2789-73 : учебное пособие / А. Г. Суслов. – Брянск : Брянский государственный технический университет, 1983. – 83 с. – Текст : непосредственный.
  8. Анализ используемых методик для назначения режимных условий процесса резания / В. Ф. Безъязычный, М. В. Тимофеев, Р. Н. Фоменко, Э. В. Киселев. – Текст : непосредственный // Технология металлов. – 2017. – № 12. – С. 2–10.
  9. Черных, Л. Г. Расчет систематической составляющей первичного профиля при участии вершины резца с радиусом, главной и вспомогательной режущих кромок и подачи / Л. Г. Черных, С. Н. Степанов, М. М. Радкевич. – Текст : непосредственный // Инновационные технологии в машиностроении : Сборник материалов международной научно-технической конференции, посвященной 55-летию Полоцкого государственного университета имени Евфросинии Полоцкой, Новополоцк, 18–19 апреля 2023 года. – Новополоцк : Полоцкий государственный университет имени Евфросинии Полоцкой, 2023. – С. 38–41.
  10. Saindane, G. Experimental investigation of vibration damping in boring operation using passive damper / G. Saindane, A. Jakikore, A. Umbarkar. – Текст : непосредственный // International Journal of Research in Engineering & Advanced Technology. – 2014. – Vol. 2, Issue 3. – ISSN: 2320–8791. – URL: http://www.ijreat.org/Papers%202014/Issue9/IJREATV2I3022.pdf (дата обращения: 13.03.2024).
  11. Sortino, M. Development of a practical model for selection of stable tooling system configurations in internal turning / M. Sortino, G. Totis, F. Prosperi. – doi: 10.1016/j.ijmachtools.2012.05.010. – Текст : непосредственный // International Journal of Machine Tools and Manufacture. – 2012. – Vol. 61. – Р. 58–70.
  12. Овсянников, В. Е. Исследование геометрических особенностей рельефа шероховатости, волнистости и профиля деталей в поперечном сечении / В. Е. Овсянников, Р. Ю. Некрасов. – Текст : непосредственный // Материалы Международной научно-практической конференции им. Д.И. Менделеева, посвященной 15-летию Института промышленных технологий и инжиниринга : Сборник статей конференции. В 3-х томах, Тюмень, 16–18 ноября 2023 года. – Тюмень : Тюменский индустриальный университет, 2024. – С. 144–147.
  13. Рогов, Е. Ю. Автоматическое обеспечение точности формы при обработке на станках с ЧПУ / Е. Ю. Рогов, А. К. Остапчук, В. Е. Овсянников. – Курган : Курганский государственный университет, Уральский государственный университет путей сообщения, 2023. – 174 с. – ISBN 978-5-4217-0652-6. – Текст : непосредственный.
  14. Дунин-Барковский, И. В. Измерения и анализ шероховатости, волнистости и некруглости поверхности / И. В. Дунин-Барковский, А. Н. Карташова. – Москва : Машиностроение, 1978. – 232 с.
  15. Исследование текстуры поверхности детали «коленчатый вал», обработанной шлифованием и выглаживанием / И. Н. Бобровский, П. Ф. Зибров, Н. М. Бобровский, Ф. В. Гречников. – Текст : непосредственный // СТИН. – 2020. – № 6. – С. 7–10.
  16. Чернов, Ю. Т. К расчету систем виброизоляции с демпферами вязкого трения / Ю. Т. Чернов, М. Зебилила. – Текст : непосредственный // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. – 2018. – № 2. – С. 34–38.
  17. Бункин, Н. Ф. Стохастические системы в физике и технике / Н. Ф. Бункин, А. Н. Морозов. – Москва : Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана, 2011. – 368 с. – ISBN 978-5-7038-3368-1. – Текст : непосредственный.
  18. Розенберг, Ю. А. Резание материалов : учебник / Ю. А. Розенберг ; Минестерство образования и науки Российской Федерации, Федеральное агентство по образованию, Курганский гос. ун-т, Тюменский гос. нефтегазовый ун-т. – Курган : Курганский гос. ун-т : Тюменский гос. нефтегазовый ун-т, 2007. – 294 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).