Много групп исследователей активно занимаются разработкой более новых моделей и/или изменением существующих моделей для улучшения их показателей. В следующих параграфах этой работы представлен краткий анализ наиболее общих типов моделей.
Тейлор, которому мы должны быть благодарны, как основателю науки о резании металлов, применил эмпирический подход, предложив свое хорошо известное уравнение Тейлора vTn=C, где v – скорость резания, Т – стойкость инструмента, n и C – константы [[34]]. Это уравнение с тех пор было обобщено включением других элементов режима резания, таких как подача и глубина резания [[35]]. Уравнение Тейлора и его более обобщенные версии широко используются даже сейчас при оценке обрабатываемости и экономичности обработки. Инструментальные материалы все еще сравниваются на базе тейлоровских показателей степеней и констант. В базах данных, используемых промышленностью, преобладают тейлоровские параметры.
Степенная форма обобщенного уравнения Тейлора в последующем была применена для учета простейших свойств обрабатываемого материала, геометрических параметров инструмента [[36]]. Кроненберг (Kronenberg) [[37]], Колдинг (Colding) [[38], [39]] и др. использовали похожие формы уравнений для прогнозирования сил резания и температур. Рубенштейн (Rubenstein) и др. дали разумное объяснение обобщенного уравнения Тейлора используя степенную зависимость температуры резания при моделировании кратерного (на передней поверхности) износа и износа по задней поверхности, приняв допущение о его адгезионном и диффузионном характере [[40]].
Полуэкспериментальные модели просты и легки в применении. Тем не менее, не говоря уже о глубоком понимании процесса резания, в каждом новом случае при добавлении новых аргументов к указанной степенной зависимости необходимо проведение дополнительных экспериментов. Более того, весь процесс получения зависимости должен быть выполнен заново для каждого нового сочетания инструментальный - обрабатываемый материал. Это совершенно неприемлемо в условиях автоматизированного производства (применения станков с ЧПУ)[КДВ52] , где число инструментальных и обрабатываемых материалов с каждым днем становится все больше и больше. Главным недостатком полуэкспериментального подхода является то, что он не позволяет изучать ни какой механизм на основании накопленного опыта.[ЗВА53] Это утверждение справедливо, хотя и в меньшей степени, и для вычислительного моделирования. С другой стороны, исследователи, занимающиеся аналитическим моделированием, ищут структуру зависимостей на более высоком уровне, привлекая известные законы из физики, общей механики, механики материалов и др. Законы, хорошо работающие в предыдущих примерах (условиях) и (их) основные параметры включены в набор аналитических моделей Армарего, охватывающий достаточно большой ряд практически используемых процессов [[41], [42]] . Впоследствии, он превратил результаты имитации с помощью аналитических моделей в форму степенных зависимостей, охватывающих большой ряд геометрических параметров инструмента и условий резания. Однако, число экспериментальных данных, которые он использует, на несколько порядков меньше, чем было бы необходимо в случае получения подобных зависимостей полностью эмпирическим методом, т.е. без тех преимуществ более глубокого проникновения в суть процесса, которые дает аналитическое моделирование.
Существуют аналитические модели с различными степенями “подробности”( т.е. по [[43]] - мягкости кисточки), принимая во внимание точность и применимость (область применения[7]). Например, [[44]] решает проблему предварительного выбора инструмента на макроуровне до выбора режимов резания. Теории угла сдвига применимы только при средних условиях в плоскости сдвига и на контактной поверхности между стружкой и инструментом. Они могут быть охарактеризованы как средне - грубая кисточка. Теории зоны сдвига позволяют проникнуть в суть пространственного распределения напряжений, деформаций и др. Поэтому они являются более мягкими кисточками.
Аналитические модели могут быть чисто детерминистическими[ЗВА54] или дополненными рассмотрением вероятностных или стохастических (характеристик). Иногда результаты таких моделей являются статистически совпадающими с практикой.
Механистические модели сил могут быть определены как модели сил, основанные на механике процесса резания; однако они не чисто аналитические и их возможности сильно зависят от эмпирических данных. Эти модели, как правило, основаны на применении ЭВМ и в большой степени берут начало из механики косоугольного резания единичным прямым лезвием. Другими словами, эти модели являются смешенной комбинацией аналитического и экспериментального методов моделирования. Такой подход избегает осложнений в определении основных (внутренних) параметров механики процесса резания (угла сдвига, динамических напряжений, угла трения и др.) при использовании эмпирически определенных сил резания. После этого геометрические особенности заданного процесса комбинируются с эмпирическими данными по обработке резанием для составления заданных (потребных) механистических моделей различных процессов механической обработки.
Методы механистического моделирования основаны на нескольких ранних фундаментальных законах между нагрузкой (т.е. площадью среза) и силами резания, геометрией лезвия, режимом резания, геометрией заготовки и типом процесса. Мартеллотти (Martellotti), Коениксбергер (Koenigsberger), Саббервал (Sabberwal) [[45], [46], [47]] и другие исследовали процесс концевого фрезерования используя следующий основной эмпирический закон силы резания в европейской форме:
, (1)
где 
- удельная сила
резания (функция параметров резания: толщины среза, переднего угла, угла
наклона режущей кромки и др.); 
- ширина среза и 
- толщина среза. Клайн (Kline) и др.
[[48]]
представил механистическую модель для прогнозирования сил резания в условиях
концевого фрезерования с учетом влияния биения инструмента и его деформации на
точность детали. Усовершенствование этой модели было выполнено Сасерлендом
(Sutherland) и Девором (DeVor) [[49]],
которые учли влияние деформации системы на параметры резания (например, на
нагрузку, в частности, на площадь сечения среза).
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.