Determination of the shear angle during chip formation through the components of the cutting force

Authors

  • О.Л. Войчишен Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро, Україна Author

DOI:

https://doi.org/10.33271/crpnmu/80.123

Keywords:

metalworking, chip formation, shear angle, cutting force, friction-shear coefficient, cutting speed, leading angle

Abstract

Purpose. To make comparative calculations for the shear angle according to the most common formulas of well-known authors and to derive a new simplified formula for determining the shear angle during chip formation on the example of machining for certain groups of steels. Methods. The study is based on the use of analytical and probabilistic methods for calculating the shear angle using an empirical formula based on the cutting force components at a sharp blade and a constant value of the friction-shear coefficient, which adequately corresponds to the values of the most common formula based on the chip thickening coefficient. Findings. The formula for determining the shear angle in the chip formation zone was obtained. The constant value of the friction-shear coefficient for certain groups of steels was previously established. Compared to steel 45, the more ductile austenitic steel 12H18N9T has lower values of the friction-shear coefficient. As the cutting speed and blade rake angle increase, the shear angle increases accordingly. The originality. The parametric relationship of chip formation angles was studied and established. Functional dependences of the cutting force components on the operating and geometric parameters of the cutting process were developed, the constancy of the friction-shear coefficient in the shear plane was established, and a new formula for determining the shear angle was derived. This makes it possible to determine these angles without the use of laborious dynamometry of the cutting force components at a sharp cutter blade during machining of a part. Practical implementation. The use of an empirical formula for calculating the shear angle eliminates the experimental determination of the chip thickening coefficient, and due to the method of “reverse” calculation of the cutting force components with a sharp blade, it eliminates the laborious dynamometry of the components of the cutting force in each case and for individual groups of machining materials.

References

1. Яковенко, І. Е., Пермяков, О. А., & Фесенко, А.В. (2022). Технологічні основи машинобудування: навчальний посібник для студентів спеціальностей 131 Прикладна механіка, 133 Галузеве машинобудування . НТУ «ХПІ».

2. Добрянський, С.С., & Малафєєв, Ю.М. (2020). Технологічні основи машинобудування [Електронний ресурс] : підручник для студентів спеціальностей 131 Прикладна механіка, 133 Галузеве машинобудування . КПІ ім. Ігоря Сікорського.

3. Будяк, Р.В., Гіосвягенко, Е.К., Швець, Л.В., & Жученко, Г.А. (2020). Конструкційні матеріали і технології: навч. посіб . ФОП Т.П. Барановська.

4. Kravchenko, Yu., & Derbaba, V. (2020). Empirical definition of the shearing angle and chip-edge contact length when cutting. Збірник наукових праць НГУ, 6 3 , 123–133. https://doi.org/10.33271/crpnmu/63.123

5. Кравченко, Ю.Г., & Дербаба, В.А. (2022). Спосіб визначення кута зсуву при стружкоутворенні . (PatentNo126198) .

6. Дербаба, В.А., Пацера, С.Т., & Григоренко, В.У. (2022). Особливості механічної обробки зносостійких чавунів. Збірник наукових праць НГУ, 71 , 217–230. https://doi.org/10.33271/crpnmu/71.217

7. Кравченко, Ю.Г., Дербаба, В.А., & Смагін, Д.В. (2020). Визначення і взаємозв'язок кутів зсуву і тертя при стружкоутворенні. Збірник наукових праць НГУ, 61 , 193–201. https://doi.org/10.33271/crpnmu/61.193

8. Щербина, Є.Ю., Дербаба, В.А., & Козечко, В.А. (2022) Критерії стійкості ріжучого інструменту для висошвідкістної обробки. Збірник наукових праць НГУ, 67 , 77–95. https://doi.org/10.33271/crpnmu/67.077

Published

2020-01-01

Issue

Section

Статті