Mathematical modeling of titanium alloy turning process

Authors

  • В.М. Рубан Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро, Україна Author
  • С.Т. Пацера Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро, Україна Author
  • К.В. Андрющенко Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро, Україна Author

DOI:

https://doi.org/10.33271/crpnmu/81.195

Keywords:

turning, machine tool, titanium alloy, tool material, technology, tool stability, cutting tool, optimal cutting conditions.

Abstract

Objective. To solve a scientific and technical problem related to the technological support of high-performance mechanical processing of titanium parts by optimizing and controlling their machinability with hard alloy tools on CNC machines, under the conditions of solving optimization problems. Methodology. The methodological basis of the work is a systematic approach and analysis of the research object to solve the set task of nonlinear programming. Effective numerical optimization methods are used – these are methods of approximate or exact solutions to mathematical optimization problems, which boil down to performing a finite number of elementary operations on numbers. Results. The numerical results of the research obtained for a scientifically based approach to solving the technical problem of high-performance turning of titanium parts on CNC machines, which contains a set of adjusted methods and algorithms for predicting their machinability while ensuring the reliability of cutting tools made of hard alloys. The results obtained make it possible to construct graphs and increase tool stability, determine the optimal cutting depth, machine power, and the value of the main angle in the cutter plane. Scientific novelty. The solution to the nonlinear programming problem consists in selecting such non-negative values of variables subject to a system of constraints in the form of inequalities at which the maximum (or minimum) of a given function is achieved. Establishing a complete and systematic relationship between the processing parameters and the properties of the material being processed, the geometry of the tool for the rational use of optimized control technology on CNC machines. The processing of experimental data made it possible for the first time to obtain complex dependencies that give a clear idea of the influence of each parameter of the turning process on the stability period of the tool when compiling the optimal technology for mechanical processing. Practical significance. It consists in substantiating the optimal cutting parameters, establishing the nature of the influence of the conditions of turning titanium alloy on the main indicators of the process, tool stability, cutting power, and main angle in the plane.

References

1. Рижов, Ю.Е., Бурикін, В.В., & Абрамова, С.Л. (2010). Оброблюваність титанових сплавів при фрезеруванні із використанням ПНТМ та алмазному хонінгуванні. Процеси механічної обробки в машинобудуванні : зб. наук. пр., 9. 113–121.

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

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

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

5. Kravchenko, Y., & Derbaba, V. (2020). Empirical definition of the shearing angle and chip-edge contact length when cutting. Collection of Research Papers of the National Mining University, 63 , 123–133. https://doi.org/10.33271/crpnmu/63.123

6. Кравченко, Ю.Г., & Дербаба, В.А. (2022). Спосіб визначення кута зсуву при стружкоутворенні . (Patent No126198) .

7. 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

8. 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

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

10. Дербаба, В.А., Носачов, В.С., & Різо, З.М. (2021). Дослідження і удосконалення методики випробувань верстата на геометричну і кінематичну точність. Збірник наукових праць НГУ, 64 ,198–212 https://doi.org/10.33271/crpnmu/64.198

Downloads

Published

2020-01-01

Issue

No. 81 (2025)

Section

Статті

License

All articles are published under the Creative Commons Attribution License (CC BY 4.0), which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. Authors retain copyright and grant the journal right of first publication.

Authors are permitted and encouraged to deposit the final published version of their article, or the Author's Accepted Manuscript (AAM), in institutional or subject-specific open-access repositories (including the university's own institutional repository, CORE, Zenodo, or Figshare), ensuring maximum visibility, accessibility, and impact of the publication.