EXPERIMENTAL STUDY OF THE PROCESS OF BORING MACHINE PARTS USING A CUTTER EQUIPPED WITH TENSOR SENSORS

Abstract

The article presents a methodology for experimental investigation of the boring process of non-rigid helical machine parts. Based on an analysis of recent research in this field, requirements are estab-lished for the physicomechanical properties of the workpiece material, technological and design param-eters of helical parts, and their manufacturing technologies. Experimental results are described, particu-larly focusing on boring forces.During the machining of holes with small internal diameters in non-rigidhelical workpieces made of materials that form continuous chips, friction between the chips and the machined surface and chip jamming inside the hole are observed. Accordingly, the quality of the ma-chined surface depends on the chip curling behavior.A special boring tool setup with strain gauge sen-sors was developed for precise cutting force measurement. A tool with a replaceable cubic boron nitride (CBN) insert was used to create different internal profiles and to study the influence of tool geometry on the boring process. To ensure measurement accuracy, the strain gauges were calibrated on a custom test rig using lever systems in a static position.The experimental study established and optimized rec-ommended feed values relative to specified surface roughness and cutting depth parameters. The re-search also revealed that cutting speed must be maintained within certain limits; otherwise, the helical surface may deform or bend. Resulting graphs demonstrated patterns of boring parameters: cutting forces decrease with increasing cutting speed, while forces increase with higher feed rate, cutting depth, and spiral thickness.

У статті визначено методику експериментальних досліджень процесу розточування гвинтових не-жорстких деталеймашин. На основі проведеного аналізу останніх досліджень за даною тематикою встанов-лено вимоги до фізико-механічних властивостей матеріалу заготовки, технологічних і конструктивних пара-метрів гвинтових деталей, технології їх виготовлення. Описані результати експериментальних досліджень, зокрема зусиль проточування. В процесі оброблення отворів з невеликим внутрішнім діаметром у нежорст-ких гвинтових заготовках із матеріалів, які утворюють зливну стружку, спостерігається тертя стружки до об-робленої поверхні та заклинювання її в отворі. Відповідно, якість обробленої поверхні залежить від характе-ру закручування стружки. Розроблено спеціальне оснащення розточного різця тензометричними давачами для точного визначення сил різання. Різець з змінною твердосплавною пластиною (CBN) використовувався для утворення різного типу профілю внутрішньої частини заготовки та для дослідження впливу форми різця на процес розточування. Для досягнення точності вимірювання проведено тарування тензометричних дава-чів на розробленому стенді, яке проводилось за допомогою важелів у статичному положенні. Під час прове-дення експериментальних досліджень було встановлено та оптимізовано рекомендовані значення подач при розточуванні відносно заданих параметрів шорсткості та глибини різання. Завдяки цим дослідженням також встановлено, що швидкість різання повинна мати певні значення, інакше гвинтова поверхня може деформуватись та згинатись. Одержані графіки дозволили встановити закономірності зміни параметрів роз-точування, відповідно з підвищенням швидкості різання зусилля зменшуються, а із зростанням подачі, гли-бини різання та товщини спіралі зусилля підвищуються.