Способ оптимизации процесса механической обработки

 

СПОСОБ ОПТИМИЗАЦИИ ПРОЦЕССА МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ, при котором регистрируют амплитудное распределение сигналов акустической эмиссии, -по параметрам которого определяют интенсивность износа режущего инструмента и выбирают параметры технологического процесса, обеспечивающие наименьший износ, отличающийс я тем, что, с целью повьшения производительности , в качестве параметра , характеризующего износ режущего инструмента, выбирают моду амплитудного распределения, изменяют оптимизируемый технологический параметр, определяют при этом значения моды и по наибольшей ее величине определяют § оптимальное значение технологического параметра. (Л ;о х 35 41 4 / IL /iUH

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) ВСЮ В 23 В 25 06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОАОНОМУ ОМАВВТВЪОТВУ

ro параметра.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГПФ (21) 3581989/25-08 (22) 22.04.83 (46) 23.06.84. Бюл. У 23 (72) В.Н. Подураев и А.В. Кибальченка. (71) МВТУ им. Н.Э. Баумана (53) 621.91(088.8) (56) 1. Грановский Г.И. и др. Резание металлов, M., Машгиз, 1954, с. 204-214.

2. Авторское свидетельство СССР

У 831532, кл. В 23 Q 15/00, 1979.

3 ° Авторское свидетельство СССР по заявке У 3463191/25-08, кл. В 23 Q.15/00, 1982. (54)(57) СПОСОБ ОПТИМИЗАЦИИ ПРОЦЕССА

МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ, при котором регистрируют амплитудное распределение сигналов акустической эмиссии, .по параметрам которого определяют интенсивность износа режущего инструмента и выбирают параметры технологического процесса, обеспечивающие наименьший износ, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения производительности, в качестве параметра, характеризующего износ режущего инструмента, выбирают моду амплитудного распределения, изменяют оптимизируемый технологический параметр, определяют при этом значения моды и по наибольшей ее величине определяют оптимальное значение технологическо25

1 10986

Изобретение относится к машиностроению, в частности к способам выбора оптимальных технологических параметров процессов механической обработки, обеспечивающих наименьший износ режущего инструмента при наибольшей производительности труда.

Известен способ определения оптимальных скоростей резания, основанный на проведении стойкостных испытаний, при этом оптимальная скорость резания определяется как скорость, при которой наблюдается наименьший износ инструмента (1 3.

Данный способ имеет большую трудоемкость и материалоемкость.

Известен способ оптимизации процесса резания, при котором регистрируют суммарный импульс упругих волн напряжений, генерируемых в зоне резания, и по нему выбирают оптимальные технологические параметры 2 .

Недостатками такого способа являются зависимость между суммарным ,импульсом упругих волн напряжений и износом режущего инструмента, что дает большую погрешность при определении оптимальных скоростей, особенно,цля труднообрабатываемых материалов, и невозможность определения оптимальной скорости, так как способ определяет диапазон оптимальных скоростей без строгого обоснования его границ.

Известен также способ, при кото35 ром регистрируют амплитудные распределения сигналов акустической эмиссии, определяют общее число импульсов амплитудного распределения и число импульсов, полученных в узком диапа- 40 зоне амплитуд, серединой которого является мода амплитудного распределения, а ширина не превышает 107 моды амплитудного распределения, и по соотношению указанных чисел импуль 4 сов определяют износ режущего инструмента (3 j.

Недостатком указанного способа является трудоемкость его применения для оптимизации процессов механичес50 кой обработки.

Цель изобретения — повышение производительности способа.

Данная цель достигается тем, что согласно способу оптимизации процесса механической обработки, при кото55 ром регистрируют амплитудное распределение сигналов акустической эмиссии, по параметрам которого опреде74 ляют интенсивность износа режущего инструмента н выбирают параметры технологического процесса, обеспечивающие наименьший износ, в качестве параметра, характеризующего износ режущего инструмента, выбирают моду амплитудного распределения, изменяют оптимизируемый технологический параметр, определяют при этом значения моды и по наибольшей ее величине .определяют оптимальное значение технологического параметра.

Оптимальным условиям обработки соответствует максимальное значение моды амплитудного распределения (АР) сигналов акустической эмиссии (АЭ).

При этом износ режущего инструмента не влияет на проведение оптимизации, так как с увеличением износа растет дисперсия амплитудного распределения, а мода является постоянной величиной.

Сущность способа для выбора оптимальной скорости заключается в следующем.

С увеличением скорости резания увеличивается энергия соударения микронеровностей — источников волн напряжений в зоне контакта, т.е. увеличивается значение моды АР сиг,налов АЭ. При дальнейшем увеличении скорости резания начинает проявляться температурный фактор обработки. Это приводит к уменьшению прочностных свойств микронеровностей. Поэтому энергия соударения последних уменьшается, т.е. уменьшается значение моды AP сигналов ЛЭ. Однако общее число импульсов увеличивается за счет увеличения скорости резания. Таким образом, до точки излома, т.е. максимального значения моды АР, доминирующим является адгезионно-усталостный износ. При увеличении температуры в зоне контакта процесс адгезионного схватывания становится менее интенсивным, что приводит к повышению стойкости инструмента. В дальнейшем (за точкой излома) начинает доминировать диффузионный износ и стойкость инструмента падает. При этом точка излома является границей доминирующих адгезионного и диффузионного износов режущего инструмента, в которой суммарный износ является минимальным.

AP сигналов АЭ при точении можно аппроксимировать нормальным законом распределения, а при фрезеровании

3 109867 тем же законом, но с положительным коэффициентом асимметрии, что объясняется прерывистым характером процесса резания (удар). Таким образом, математическое ожидание AP сигналов

ЛЭ при фрезеровании учитывает удар, а следовательно, не может являться физическим аналогом стойкости инструмента.

Общее число импульсов и площадь под кривой распределения с уменьшением скорости убывают по гиперболическому закону. С помощью этих характеристик можно определить оптимальный диапазон скоростей, а не единственную оптимальную скорость; на них влияет износ инструмента; для них нет математического понижения оптимума, т.е. им присущи все те недостатки, которые рассмотрены при . анализе известных способов.

На фиг. 1 показан пример оптимизации скорости резания, на фиг. 2 оптимизация геометрии режущего инструмента на фиг. 3 — выбор смаэочэ °

25 но-охлаждающей жидкости, на фиг.4— выбор материала; на фиг. 5 — выбор числа зубьев фрезы.

Пример 1. Оптимизация скорости резания (фиг. 1).

Операция механической обработки—

30 фрезерование. Режимы обработки: 5 =

31,5 мм/мин, = 2,5 м, В = 25 мм.

Фреза: z = 5, материал режущей части

P6M5, с1 = 20,1 мм, 14, д.= 15 м = 40 . Обрабатываемые материалы: кривая 1 — ЭП-678 при HRC 24 (Чоп =

19,89 м/мин), кривая 2 — ЭП-678 при HRC 41 (Ч„„, . — 12,5 м/мин), кривая 3 — ЭИ-654 (Чопт= 10 м/мин) °

Пример 2. Оптимизация геометрии режущего инструмента (фиг.2).

Операция механической обработки— точение. Резцы РК6-ОМ с геометрией о о режущей части: с(= 15О, Ч= 90, 7„=5

= 0,2 мм, h = О . Обрабатываемый материал РТ1-О. Режимы обработки: Ч = 47,75 м/мин, 5 = 0,015 мм/об, — 0,1 мм. Оптимиэируемь1м параметром является угол (год = О ).

Пример 3. Выбор смазочноохлаждающей жидкости (СОЖ) при фрезеровании (фиг. 3).

Режимы обработки: Ч= 31,41 и/мин, S = 65 мм/мин, 1= 1,25 мм, В = 25 мм.

Фреза: z= 5, M Te n n pe e 7 55

4 4 Р6М5, d = 25 мм, +14o сС = 15

0 ш = 40.. Обрабатываемый материал

ЭП-678 (HRC 34) Применяемая СОЖ: кривая 4 - на воздухе (А „„=38), кривая

5 — "Укринол-1" (Л „„ ы=39), кривая

6 -ОСМЗ (Ам,= 56), кривая 7 — МР99 (оптимальная, так как А,м ы= 64). мо*ы

Пример 4. Выбор материала обработки на основе его обрабатываемости при фреэеровании (фнг. 4).

Режимы обработки: Ч = 20 мlмин, — 63 мм/мин, t = 1,24 мм, В = 25 мм.

Фреза: z = 5, материал рех;ущей части

Р6М5, г= 14, g= 15 а= 40 . Обрабатываемый материал ЭП-678: кривая 8

HRC 41 (А ы=42), кривая 9 — HRC 38 (Амодь 50) кривая 10 — HRC 24 (оптимальная А,„,= 68) .

Пример 5. Выбор числа зубьев при фреэеровании (фиг. 5).

Режимы обработки: V = 29 м/мин, 250 мм/мин, 1 = 5 мм, В = 20 мм.

Обрабатываемый материал АМГ6. Фреэа:

4 = 18,5 мм, материал режущей части

P6M5 j 14о d 15, (м = 40о Число зубьев: кривая 11 — г = 5 (А „,,ы=46), кривая 12 — z = 4 (AMohbl 70), кривая 13 — 2= 3 (оптимальное Амодем,=90) .

При реализации способа используют комплект аппаратуры, состоящий из анализатора волн напряжений (АВН-1М), нормализатора импульсов (НИ-1) амплитудного анализатора (АИ-256-6) и цифропечатающего устройства (БЗ-151М). Датчик крепят на шпиндель фрезерного и резцедержатель токарного станков. Частота регистрации сигналов 0,1-2,0 мГц.

Методика проведения экспериментов едина. Цифропечатающее устройство ! распечатывает амплитудное распределение на ленте в виде двух колонок цифр: левая — номер канала (величина амплитдуды), правая — соответствующее число импульсов в канале. По распечатке амплитудного распределения находят канал с максимальным числом импульсов, который является модой амплитудного распределения.. В дальнейшем моды сравниваются.

Использование предлагаемого способа акустической оптимизации процессов механической обработки позволяет повысить производительность и точность настройки техпроцесса.

1098674

7200 гюа

ЛО60

22240

11120

Составитель В. Влодавский

Редактор С. Пекарь Техред С.Мигунова Корректор А. Ильин

Тираж 1037 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 4307/8

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

-rs -so s o s n

Риа. 2

20 40 60 80

4 иг. 4

Я 40 60 80

Фиг. 3

20 Ж. дд 80 фиг. 5