Целью данного исследования является разработка расчетного метода выбора оптимальной скорости резания, соответству-ющей минимальной интенсивности изнашивания инструмента. Выполнен анализ известных критериев оптимизации: три-бологических, температурных, энергетических и термодина-мических. Выявлены признаки их оптимальности при вариации скорости резания (трения). Особое внимание уделено разработанным в Донском государственном техническом университете экспериментальным термодинамическим крите-риям оптимизации, отражающим флуктуационную природу трения и износа. Показано, что максимальные значения флук-туационных критериев при вариации скорости резания харак-теризуют повышенные диссипативные возможности зоны резания. Получена формула для расчета оптимальной скорости резания из условий теплового равновесия на контактных площадках токарного резца. Кроме элементов режима резания, геометрии инструмента и контактных нагрузок в формулу входит деформационная характеристика процесса резания — коэффициент укорочения стружки. Предложенная анали-тическая зависимость позволяет выбирать оптимальный режим с помощью расчетов, без проведения дорогостоящих стойкостных экспериментов.
режимы резания, оптимальная скорость, критерии оптимизации, термодинамика изнашивания.
Проблема оптимизации функционирования системы трения и резания имеет как общие, так и специфические особенности.
Главной задачей трибологии деталей машин и механизмов является снижение износа и повышение долговечности пар трения в условиях сухого и граничного трения. В итоге увеличивается срок службы машин и сокращаются затраты на их эксплуатацию. В этой связи решаются задачи снижения потерь на трение — уменьшения его сил и коэффициентов. В данном случае критерием оптимизации служит интенсивность изнашивания при различных скоростях и давлениях.
Развитие машиностроения и металлообработки требует постоянного повышения качества выпускаемых машин. Этому, в свою очередь, способствует использование современного оборудования, технологий, инструмента и систем управления процессами резания.
На современном автоматизированном оборудовании при использовании твердосплавных инструментов уровень скоростей резания на токарных операциях может достигать 500 м/мин. В этих условиях необходимо обеспечить надежность инструментальной наладки в целом и получить заданные выходные параметры системы резания — технологические и экономические. К технологическим относятся: показатели точности обработки и качества обработанной поверхности (шероховатость, степень и глубина наклепа, величина и знак остаточных напряжений); ресурс (стойкость) инструмента. К экономическим показателям относятся производительность и себестоимость обработки.
На операциях формообразования при лезвийной обработке допускаемая скорость является главным элементом режима резания, и оптимальной считается такая скорость 
, которая обеспечивает минимальную интенсивность изнашивания и максимальную стойкость инструмента. В работах А. Д. Макарова, С. С. Силина, В. Ф. Безъязычного, А. Г. Суслова и др. показано, что при скорости резания (сечение среза постоянно) обеспечиваются:
— минимальные или минимально стабилизированные значения тангенциальной силы резания и высоты неровностей обработанной поверхности;
1. Рыжкин, А. А. Термодинамические критерии оптимизации процесса изнашивания / А. А. Рыжкин // Надежность и эффективность станочных и инструментальных систем : сб. науч. тр. — Ростов-на-Дону : Изд. центр ДГТУ, 1993. — С. 3–16.
2. Рыжкин, А. А. Физические основы обработки материалов резанием / А. А. Рыжкин, К. Г. Шучев, М. М. Климов. — Ростов-на-Дону : Изд. центр ДГТУ, 1996. — 342 с.
3. Ryshkin, A. A. Optimization of Metal Cutting Conditions / A. A. Ryshkin, L. S. Vorovich, B. I. Gordienko. — Radom : The Institute for Terotechnology, 2000. — 315 p.
4. Способ определения оптимальной скорости резания : а. с. 657918 СССР / А. Д. Макаров [и др.]. — № 233161/08 ; заявл. 03.03.76 ; опубл. 28.04.79, Бюл. № 15. — 5 с.
5. Рыжкин, А. А. Обработка материалов резанием: физические основы / А. А. Рыжкин. — Ростов-на-Дону : Изд. центр ДГТУ, 1995. — 291 с.
6. Выбор режимов резания труднообрабатываемых жаропрочных интерметаллидных сплавов тепловизион-ным методом / И. В. Анухин [и др.] // Станки, инструмент. — 2015. — № 1. — С. 16–20.
7. Способ определения оптимальной скорости резания твердосплавного инструмента : патент 2173611 Рос. Федерация : С2 B23 B1/00 / Е. В. Артамонов [и др.]. — № 99121439/02 ; заявл. 12.10.99 ; опубл. 20.09.01, Бюл. № 17. — 5 с.
8. Силин, С. С. Метод подобия при резании металлов / С. С. Силин. — Москва : Машиностроение, 1979. — 152 с.
9. Старков, В. К. Дислокационные представления о резании металлов / В. К. Старков. — Москва : Машино-строение, 1979. — 160 с.
10. Силин, С. С. Оптимизация операций механической обработки по энергетическим критериям / С. С. Силин, А. В. Баранов // Станки, инструмент. — 1999. — № 1. — С. 16–17.
11. Тавстюк, А. А. Применение удельных энергетических параметров при оптимизации и управлении процес-сом резания / А. А. Тавстюк, А. Г. Лютов, Г. Н. Коуров // Станки, инструмент. — 2014. — № 2. — C. 29–34.
12. Закураев, В. В. Оценка условий оптимального режима резания по энергетическим характеристикам про-цесса / В. В. Закураев, С. И. Хадеев. — Новокузнецк : Межотраслевой НТК, 2007. — 187 с.
13. Рыжкин, А. А. Способ определения оптимальной скорости резания : патент 2521943 Рос. Федерация : B23B1/00/ А. А. Рыжкин [и др.]. — № 2012105415/02 ; заявл. 15.02.12; опубл. 10.07.14, Бюл. № 19. — 7 с.
14. Рыжкин, А. А. Теплофизические процессы при изнашивании инструментальных режущих материалов / А. А. Рыжкин. — Ростов-на-Дону : Изд. центр ДГТУ, 2005. — 312 с.
15. Виноградов, А. А. Определение оптимальной скорости резания по коэффициенту усадки стружки / А. А. Виноградов // Станки, инструмент. — 1991. — № 7. — С. 32–33.
16. Бронштейн, И. Н. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов / И. Н. Бронштейн. — Москва : Физматгиз, 1962. — 608 с.
17. Грановский, Г. И. Обработка результатов экспериментальных исследований резания металлов / Г. И. Грановский. — Москва : Машиностроение, 1982. — 112 с.
