RUDN Journal of Engineering ResearchRUDN Journal of Engineering ResearchВестник Российского университета дружбы народов. Серия: Инженерные исследования2312-81432312-8151Peoples’ Friendship University of Russia named after Patrice Lumumba (RUDN University)2554810.22363/2312-8143-2020-21-2-105-112Mechanical engineering and power-plantМашиностроение и материаловедениеResearch ArticleEffect of fixing the pass-through turning tool in the tool holder on the roughness and surface macro deviations during turningВлияние вылета резца и глубины резания при токарной обработке на качество поверхностного слоя деталей машинAllenovDmitry G.АлленовДмитрий Геннадьевич

Ph.D., Assistant of Department of Mechanical Engineering and Instrument Engineering of Academy of Engineering of RUDN University

ассистент департамента машиностроения и приборостроения Инженерной академии РУДН; кандидат технических наук

allenov-dg@rudn.ruDeinovaKristina B.ДейноваКристина Борисовна

undergraduate student of Department of Mechanical Engineering and Instrument Engineering of Academy of Engineering of RUDN University

студентка 3-го курса бакалавриата департамента машиностроения и приборостроения Инженерной академии РУДН

allenov-dg@rudn.ruSolomatinSergey V.СоломатинСергей Викторович

master student of Department of Mechanical Engineering and Instrument Engineering of Academy of Engineering of RUDN University

студент 2-го курса магистратуры департамента машиностроения и приборостроения Инженерной академии РУДН.

allenov-dg@rudn.ruLazarenkoOlga I.ЛазаренкоОльга Игоревна

master student of Department of Mechanical Engineering and Instrument Engineering of Academy of Engineering of RUDN University

студентка 2-го курса магистратуры департамента машиностроения и приборостроения Инженерной академии РУДН.

allenov-dg@rudn.ruPeoples’ Friendship University of Russia (RUDN University)Российский университет дружбы народов15122020212VOL 21, NO2 (2020)ТОМ 21, №2 (2020)10511229012021Copyright ©; 2020, Allenov D.G., Deinova K.B., Solomatin S.V., Lazarenko O.I.Copyright ©; 2020, Алленов Д.Г., Дейнова К.Б., Соломатин С.В., Лазаренко О.И.2020Allenov D.G., Deinova K.B., Solomatin S.V., Lazarenko O.I.Алленов Д.Г., Дейнова К.Б., Соломатин С.В., Лазаренко О.И.http://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://journals.rudn.ru/engineering-researches/article/view/25548

The scientific work represents a research of the cutting process in order to determine the influence of the cutting tool extension’s length from the tool holder and the cutting forces that occur during processing and corresponding to different values of the removed layer on the formation of the quality of the surface layer of parts during turning. As a cutting tool, the research used a PCLNR2525M12 straight-turning tool with replaceable T15K6 carbide inserts. Steel cylindrical workpieces with a diameter D = 40 mm (steel grade - 30) were used as workpieces. Cutting was carried out at three different cutting depths: 0.4, 1, 1.5 mm. The feed rate and spindle speed throughout the experiment were constant and were equal to s = 0.1 mm/rev, n = 1000 rpm, respectively. The geometric deviations of the cutter from the theoretical cutting line were determined by mathematical modeling methods. Linear displacements formed due to the stress-strain state of the cutter were used as estimated parameters. The study presents the methodology for preparing and conducting mathematical modeling using the three-dimensional modeling system KOMPAS-3D and APM FEM module. The roughness parameters that occur during turning by cutters with different tool extension with different cutting modes were studied experimentally.

Приведены результаты исследования процесса резания с целью определения влияния длины вылета токарного режущего инструмента из резцедержателя и сил резания, возникающих в процессе обработки, соответствующих разным величинам снимаемого слоя, на формирование качества поверхностного слоя деталей при точении. В качестве режущего инструмента в исследовании применялся токарный проходной резец PCLNR2525M12 со сменными пластинами из твердого сплава Т15К6, а в качестве обрабатываемых заготовок - стальные цилиндрические заготовки диаметром D = 40 мм (марка стали - 30). Обработка резанием проводилась при трех различных глубинах резания, равных 0,4, 1, 1,5 мм. Скорость подачи и частота вращения шпинделя на протяжении всего эксперимента являлись константой и были равны s = 0,1 мм/об, n = 1000 об/мин соответственно. Методами математического моделирования определены геометрические отклонения резца от теоретической линии резания. В качестве оцениваемых параметров использовались линейные перемещения, образуемые вследствие напряженно-деформированного состояния резца. Представлена методика подготовки и проведения математического моделирования средствами системы трехмерного моделирования КОМПАС-3D и модуля APM FEM. Экспериментальным путем исследованы параметры шероховатости, возникающие при токарной обработке резцами с различной величиной вылета инструмента с разными режимами резания.

surface roughnessdepth of cutcutting forcetool overhangstatic analysisшероховатость поверхностиглубина резаниясила резаниявылет резцастатический анализSuslov AG. Inzheneriya poverkhnosti detaley [Part surface engineering]. Moscow: Mashinostroenie Publ.; 2008. (In Russ.)Суслов А.Г. Инженерия поверхности деталей. М.: Машиностроение, 2008. С. 320.Grigorev SN, et al. Rezanie materialov. Rezhushchij instrument [Cutting materials. Cutting tool] (part 1). Moscow: Yurajt Publ.; 2020. (In Russ.)Григорьев С.Н. и др. Резание материалов. Режущий инструмент: в 2 ч. Ч. 1: учебник для вузов / под общ. ред. Н.А. Чемборисова. М.: Юрайт, 2020. 263 с.Bezyazychnyy VF. Vliyaniye kachestva poverkhnostnogo sloya posle mekhanicheskoy obrabotki na ekspluatatsionnyye svoystva detaley mashin [The influence of the quality of the surface layer after machining on the performance properties of machine parts]. Engineering Journal. 2000;(4): 9–16. (In Russ.)Безъязычный В.Ф. Влияние качества поверхностного слоя после механической обработки на эксплуатационные свойства деталей машин // Инженерный журнал. Каталог. 2000. № 4. С. 9-16.Kozochkin M, Allenov D, Andryushchenko IS. Use of vibro-acoustic monitoring for stabilization stress-strain state of surface layer of workpiece during cutting. Lecture Notes in Mechanical Engineering: Proceedings of 4th International Conference on Industrial Engineering 2018. 2018. p. 1355–1363. (In Russ.) doi: 10.1007/978-3-319-95630-5_143.Козочкин М.П., Алленов Д.Г., Андрющенко И.С. Использование виброакустического мониторинга для стабилизации напряженно-деформированного состояния поверхностного слоя заготовки при резании // Заметки по машиностроению: материалы 4-й Международной конференции по промышленной инженерии. 2018. С. 1355-1363.Allenov DG. Issledovaniye vliyaniya iznosa rezhushchey kromki instrumenta na chistotu poverkhnosti [Study of the effect of wear of the cutting edge of the tool on the surface cleanliness]. Mechanical Engineering. 2016;4(16):12–16. (In Russ.)Алленов Д.Г. Исследование влияния износа режущей кромки инструмента на чистоту поверхности // Технология машиностроения. 2016. № 4-16. С. 12-16.Thomas M. Effect of tool vibrations on surface roughness during dry turning. Computers & Industrial Engineering. 1996;31(3–4):637–644. doi: 10.1016/s0360- 8352(96)00235-5.Thomas M. Effect of tool vibrations on surface roughness during dry turning // Computers & Industrial Engineering. 1996. Vol. 31. No. 3-4. Pp. 637-644. doi: 10.1016/s0360-8352(96)00235-5.Rogov VA, Gorbani S. Influence of the handle design on a composite lathe cutter. Russian Engineering Research. 2013;11(3):435–440. (In Russ.) doi: 10.3103/ s1068798x15010220.Рогов В.А., Горбани С. Исследование рабочих параметров резцов для чистовой обработки // Фундаментальные исследования. 2013. Т. 11. № 3. С. 435-440.Allenov DG. Issledovaniye vliyaniya kachestva poverkhnostnogo sloya na ekspluatatsionnyye kharakteristiki detali [The study of the influence of the quality of the surface layer on the performance characteristics of the part]. Scientific and Technical Bulletin of the Volga region. 2018;(6):30–34. (In Russ.)Алленов Д.Г., Копылов В.В., Ба Т.М., Камара А. Исследование влияния качества поверхностного слоя на эксплуатационные характеристики детали // Научно-технический вестник Поволжья. 2018. № 6. С. 30-34.Markova TV, Kryzhanovskaya IM. Sherokhovatost’ poverkhnosti [Surface Roughness]. Saint Petersburg: Polytechnic University Press; 2006. (In Russ.)Маркова Т.В., Крыжановская И.М. Шероховатость поверхности: метод. указания. СПб.: Политехн. ун-та, 2006. C. 32.Lim T. Optimization of tool selection. International Journal of Production Research. 2001;39(6):1239–1256.Лим Т. Оптимизация выбора инструмента // Международный научно-производственный журнал. 2001. Т. 39. № 6. С. 1239-1256.Dalsky AM, Kosilova AG, Meshcheryakov RK, Suslov AG. Spravochnik tekhnologa-mashinostroitelya [Reference Book of Technologist-Mechanical Engineer]. Moscow: Mashinostroenie Publ.; 2001. (In Russ).Дальский А.М., Косилова А.Г., Мещеряков Р.К., Суслов А.Г. Справочник технолога-машиностроителя: в 2 т. Т. 1. 5-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 2001. C. 562.Parfeneva IE. Tekhnologiya konstruktsionnykh materialov. Obshchaya kharakteristika obrabotki rezaniyem [Technology of construction materials. General characteristics of machining]. Moscow: Mashinostroenie Publ.; 2012. (In Russ.)Парфеньева И.Е. Технология конструкционных материалов. Общая характеристика обработки резанием: учеб. пос. М.: МАМИ, 2012. С. 454.Ambati R, Yuan H. FEM mesh-dependency when modeling the cutting process. International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2011;53(1–4):313–323. doi: 10.1007/s00170-010-2818-9.Ambati R., Yuan H. FEM mesh-dependency when modeling the cutting process // International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2011. Vol. 53. No. 1-4. Pp. 313-323. doi: 10.1007/s00170-010-2818-9.Wolf AM. Rezaniye metallov [Metal cutting]. Leningrad: Mashinostroenie Publ.; 1973. (In Russ).Вульф А.М. Резание металлов. 2-е изд., перераб. и доп. Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1973. C. 496.Korsakov VS. Tochnost mekhanicheskoy obrabotki [Accuracy of machining]. Moscow: Mashgiz Publ.; 1961. (In Russ.)Корсаков В.С. Точность механической обработки. М.: Машгиз, 1961. С. 397.Allenov D, Kozochkin M, Andryushchenko IS. Monitoring of the stress-strain state of the surface layer of a part in the cutting process using vibroacoustic diagnostics. MATEC Web of Conferences. 2017:129. doi: 10.1051/ matecconf/201712901032.Алленов Д.Г., Козочкин М.П., Андрющенко И.С. Контроль напряженно-деформированного состояния поверхностного слоя детали в процессе резания с использованием виброакустической диагностики // Международная конференция по современным тенденциям развития производственных технологий и оборудования. 2017. Т. 129. doi: 10.1051/matecconf/201712901032.Chen JC, Chen WL. Tool failure detection system using an accelerometer sensor. Journal of Intelligent Manufacturing. 1999;10(2):187–197. doi: 10.1023/A:1008980821787.Chen J.C., Chen W.L. Tool failure detection system using an accelerometer sensor // Journal of Intelligent Manufacturing. 1999. Vol. 10. No. 2. Pp. 187-197. doi: 10.1023/A:1008980821787.