Способ обработки металлов резанием

 

СПОСОБ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ РЕЗАНИЕМ в диапазоне скоростей реlt (,F,H зания, обуславливающем минимальную динамическую силу резания при целесообразной стойкости инструмента, отличающийся тем, что, с целью повьипения производительности обработки и стойкости инструмента путем оптимизации скорости резания , определяют зависимость твердости инструментального и обрабатываемого материалов от их температуры в заданном диапазоне скоростей и обработку ведут со скоростью резания , которой соответствует температура наибольшей разности твердостей. (Л ГС г

СОЮЗ СОЕЕТСКИХ

-СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) В 23 В 1/00

ВСЕ(.ОЮЗА Я

13, ",,,;.„,,,„И

БМВЛНОТЕИА

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

6»

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3698690/25-08 (22) 08.02.84 (46) 30. 11.85. Бюл. Ф 44 (71) Всесоюзный заочный машиностроительный институт (72) Ю.M.Åðìàêîâ, Н.А.Зипунников, А:А.Королев, А.А.Грудов и Ю.С.Гуэь (53) 621. 941. 1 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 570455, кл. В 23 В 1/00, 1977.

Авторское свидетельство СССР

9 622579, кл. В 23 В 1/00, 1978. (54)(57) СПОСОБ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ

РЕЗАНИЕМ в диапазоне скоростей рез ания, обуславливакицем минимальную динамическую силу резания при целесообразной стойкости инструмента, .. о т л и ч а ю и(и и с я тем, что, с целью повышения производительности обработки и стойкости инструяента путем оптимизации скорости резания, определяют зависимость твердости инструментального и обрабатываемого материалов от их температуры в заданном диапазоне скоростей и обработку ведут со скоростью резания, которой соответствует температура наибольшей разности твердостей.

1 119458,1

Изобретение относится к механической обработке металлов резанием и может быть использовано при точении, строганин, фрезеровании и других видах обработки со съемом обра- 5 батываемого металла.

Целью изобретения является повышение производительности обработки и стойкости инструмента путем оптимизации скорости резания по температурному критерию, соответствующему наибольшей разности твердостей инструментального и обрабатываемого материалов.

На фиг. 1 изображены зависимости динамической силы F и стойкости, выраженной количеством обработанных деталей М, от скорости резания Ч и зависимости твердости по

Виккерсу инструментального НЧ и обрабатываемого НКЭ материалов от температуры Т; на фиг. 2 — зависимости крутящего момента М и стойкости М от скорости резания и зависимости твердости по Роквеллу HQC инструментального и обрабатываемого материалов от температуры Т при нарезании резьбы быстрорежущими метчиками в закаленных гайках; на фиг. 3 — зависимости 30 амплитуды колебаний сверла А и стойкости 1 от скорости резания Ч и зависимости твердости по Виккерсу НК инструментального и обрабатываемого материалов от температуры Т при сверлении твердосплавным сверлом закаленной стали.

Способ состоит из трех следующих этапов (фиг. 1).

Этап 1. Для конкретного случая 40 экспериментально с помощью динамометрического устройства определяют зависимость динамической силы резания F от скорости резания U и при определенной толщине с срезаемого слоя металла устанавливают диапазон скоростей резания, в котором динамическая сила ниже критического уровня F, т.е. где обеспечиваетkpHr ся практически приемлемая работоспособность инструмента.

При обработке закаленных сталей инструментом иэ углеродистой, леги1 рованной или быстрорежущей стали в качестве динамической силы целесообразно принимать главную составляощую силы резания Р2 или крутящий

Момент М в зависимости от вида инструмента.

Определенный таким образом диапазон скоростей dV гарантирующий работоспособность инструмента, позволяет ориентировочно найти оптимальную скорость, когда стойкость инструмента или производительность обработки также оптимальна.

Этап 2. Экспериментально или по справочным данным строят и сопоставляют зависимости твердостей инструментального НЧ и обрабатываемого НЧД материалов от температуры.

Из этих зависимостей определяют температуру Tour. при которой разность твердостей . НЧ максимальна.

Этап 3. При постоянной толщине срезаемого слоя (подаче) в найденном диапазоне скоростей ьЧ производят непосредственно обработку детали, изменяя скорость резания и измеряя искусственной или естественной термопарой температуру в зоне резания. Оптимальной является скорость резания V „, а с учетом погрешности измерений — узкий диапазон скоростей 4Ч „,при которой в зоне резания возникает температура Т „, соответствующая максимальной разности твердостей йНЧ „„ инструментального, НК и обрабатываемого НУ3 материалов.

Выбранный указанным способом режим резания создает наиболее,благоприятные условия для работы режущих лезвий: обрабатываемый материал имеет высокую пластичность, в то время как инструментальный материал сохраняет сравнительно высокую твердость, что обусловливает минимальную,цинамическую нагрузку на лезвие.

Этим обеспечивается наименьшая интенсивность. протекания износа режущих кромок и гарантируется беэ проведения испытаний высокая стойкость инструмента, вшраженная Ко личеством обработанных деталей М— экстремум кривой и = f (V).

Пример. Оптимизация режима обработки метчиками из быстрорежущей стали Р6М5 на операции нареэания резьбы М10 в закаленных до твердости НРС 40-42 гайках класса прочности 12 из стали марки 40Х на гайконарезных автоматах 2А062 с применением СОЖ NP-2У с расходом

45 л/мин (фиг. 2).

Этап 1. Установление диапазона скоростей, в котором крутящий момент меньше критического уровня.

Измерение крутящих моментов производилось с помощью динамометрического устройства при обработке гаек на специальном стенде в широком диапазоне скоростей резания.

Гаечные метчики показали во всем диапазоне скоростей нестабильную работу: величины крутящих моментов превышали 8-10 нм (критическое значение 7,5 нм) и наблюдался большой разброс их значений. За счет конструктивных изменений путем уменьшения угла заборного конуса до значения 1 30 и увеличения числа перьев до четырех толщина срезаемого каждым зубом метчика слоя металла была уменьшена до а = 0,01 мм. При работе этими метчиками бып установлен диапазон скоростей резания йЧ = 7-28 м/мин

Э где метчики работали стабильно и величина крутящего момента быпа меньше критического значения, равного в данном случае M =- 7 5 нм . кр.крит

На меньших скоростях резания происходила поломка метчиков из-за вибрации, а на больших метчики выходили из строя из-за скругления режущих зубьев, вследствие высокой температуры резания.

Этап 2. Определение оптимальной температуры.

-Построены и сопоставлены зависимости твердости по Роквеллу инструментальной стали Р6М5 и обрабатываемой закаленной стали 40Х от температуры нагрева. При комнатной температуре исходные значения твердости были соответственно равны

1194581 4

РЯС 63 и НКСГ 42, а их разность составляла akRC 21. По мере увеличения температуры эта разность изменялась и достигала максимальной

S вепичины 4 НЯС,„, кс 35 при оптимальной (по данному критерию) темпе-уре Т о = 670 С.

Этап 3. Выбор оптимальной скорости .резания.

10 При постоянной толщине срезаемого каждым зубом метчика слоя металла а = 0,01 мм и при неизменных других условиях резания в уже определен ном диапазоне скоростей пройзво15

5 дилась обработка гаек с одновременным измерением температуры резания методом перерезаемой искусственной хромель-алюмелевой микротермопары.

Температура Т т = 670 С возникла

20 на скорости Ч „т = 14 м/мин, а вернее с учетом погрешностей эксперимента в узком диапазоне скоростей ьЧ = 13-16. м/мин.

Установленный таким образом

25 режим обработки (а = 0,01 мм, 14 м/мин, охлаждение 45 л/мин) бып рекомендован как оптимальный.

Экспериментальная проверка зависимости стойкости от скорости

30 резания й= f(Ч) показала, что именно на рекомендуемом режиме имеет место экстремальное значение стойкости, составляющее К

= 2800 гаек.

35 При эгих же условиях стандартные метчики обрабатывали всего 10—

50 гаек.

Реализацию предлагаемого способа обеспечивает повыше же производительности обработки и стойкости режущего инструмента путем оптимизации режимов обработки без проведения трудоемких стойкостных испытаний.

1194581 шщ.

t250

750 кин ояко.

ИиН

1194581

HN

1100

УОО

100

K ")Мии, /окв.

V; и/мин, алл.

Составитель В.Золотов

Техред И.Асталош Корректор Л.Пилипенко

Редактор Н.Швыдкая

Заказ 7355/15

Тираж 1085 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

100 Za0 ЮО ЧОО 5Þ Боа 7аа 80à 900 щО лоо т.с