A theoretical model for determining temperature on the working surfaces of the tool with the blade shaped profile is considered. Analytical dependences for estimating the thermal state of the blade front face (tooth cutter) with an elliptical profile in normal sections are obtained. The resulting equations include the effect of thermophysical constants of the tool material and workpiece, heat transfer conditions, deformation characteristics of the cut layer, cutting modes, and tool geometry (under turning and milling)on temperature. The obtained numerical results for the temperature of the HM tool (T15K6) and HSS tool (R6M5) match the test data; they can be applied to predict the wear rate and service durability of shaped tools including blades, side and hob cutters.
cutting temperature, heat flow, chip reduction coefficient, shear angle.
Введение. В современных условиях механическая обработка материалов выполняется на высокопроизводительном оборудовании, и эффективность процесса определяется стойкостью инструмента. Этот показатель связан с температурным режимом зоны резания и уровнем средней температуры на контакте. Последняя зависит от режимов резания, физико-механических свойств инструмента и заготовки, а также от геометрии инструмента. Поэтому оценка температурного состояния зоны резания актуальна и не раз находила своё отражение в работах [1–3]. Задача решалась в одномерной постановке на примере токарного резца с прямолинейным лезвием, но для инструмента с криволинейным лезвием. Данные по определению температур по рабочим поверхностям отсутствуют.
При образовании сложных фасонных поверхностей, в т. ч. при зубофрезеровании (как по методу копирования, так и по методу обкатки) инструмент или повторяет профиль впадины зуба, или спрофилирован так, чтобы при обкатке получался требуемый профиль зуба зубчатого колеса. Наиболее часто встречающиеся профили зубчатых колёс — эвольвентный, радиусный (зацепление Новикова), циклоидальный, эллиптический и др. Суть эллиптического зацепления состоит в том, что в торцевом сечении косозубого колеса профиль зуба описывается уравнением окружности, а в сечении, нормальном зубу, получается эллипс, большая полуось которого равна радиусу окружности в торцевом сечении [4]. Параметры профилей таких зубьев и необходимые данные по профилированию обкатного инструмента были получены ранее [5–7].
1. Ryzhkin, А. А. Obrabotka materialov rezaniyem: fizicheskiye osnovy. [Material-cutting tech-nology: physical fundamentals.] Rostov-on-Don : DSTU Publ. Centre, 1995, 242 p. (in Russian).
2. Vistoropskaya, F. А., Ryzhkin, А. А., Moiseyenko, S. A. K voprosu o koeffitsiyente raspredele-niya teplovogo potoka v zone deformatsii pri rezanii. [On heat-sharing ratio in deformation zone under cutting.] Vestnik of DSTU, 2012, no. 6 (67), pp. 41-46 (in Russian).
3. Ryzhkin, А. А., et al. Raschet temperatury zadney poverkhnosti rezhushchego instrumenta. Problemy sinergetiki v tribologii, triboelektrokhimii, materialovedenii i mekhatronike: sb. trudov XI Mezhdunar. nauch.-prakt. konf. [Temperature calculation for the cutting tool flank. Synergetics problems in tribology, triboelectrochemistry, hylology, and mechatronics: Proc. XI Int. Sci.-Pract. Conf.] South-Russian State Technical University, Novocherkassk, 2012, pp. 4-21 (in Russian).
4. Grebenyuk, G. P. Zubchataya peredacha: patent 2057267 Ros. Federatsiya: F16H1/24. [Gear system.] Patent RF, no. 2057267, 1996 (in Russian).
5. Ryzhkin, А. А., et al. Opredeleniye koordinat bokovykh storon zubyev koles s ellipticheskim profilem. [Positioning of lateral sides of the wheel teeth with elliptical profile.] Vestnik of DSTU, 2009, vol. 9, no. 2 (41), pp. 284-295 (in Russian).
6. Ryzhkin, А. А., Moiseyev, D. V. K voprosu analiticheskoy otsenki profilya ellipticheskogo zuba kolesa. [On analytical assessment of elliptic gear tooth profile.] Vestnik of DSTU, 2009, vol. 9, no. 4 (43), pp. 698-710 (in Russian).
7. Ryzhkin, А. А., et al. Opredeleniye profilya chervyachnoy frezy dlya izgotovleniya zubchatykh koles ellipticheskogo profilya. [Hob profiling for manufacturing elliptic profile gear.] Vestnik of DSTU, 2010, vol. 10, no. 5 (48), pp. 731-743 (in Russian).
8. Yashcheritsyn, P. I., Feldstein, E. E., Korniyevich, M. A. Teoriya rezaniya. [Cutting theory.] Minsk: Novoye izdaniye, 2007, 512 p. (in Russian).
