Способ определения оптимальной скорости резания

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 (511 ф В 23 В 1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ иан

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3811903/25-08 (22) 11.11.84 (46) 30.04.86. Бюл. Р 16 (71) Томский ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного

Знамени политехнический институт им. С.M. Кирова (72) Д.В. Кожевников, В.П. Нестеренко и В.Л. Ульянов (53) 621.941.1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 570455, кл. В 23 В 1/00, 1974. (54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИМАЛЬНОЙ СКОРОСТИ РЕЗАНИЯ для твердосплавных инструментов, включающий определение зависимости температуры от скорости резания с построением графика этой зависимости 0 =Е(Ч) и назначение в качестве оптимальной скорости скорость, соответствующую температуре провала пластичности обрабатываемого материала, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности и снижения трудоемкости, в качестве оптимальной скорости назначает скорость резания, соответствующую температуре нагрева твердосплавной пластины, при которой наблюдается минимальное значение параметра формы кривой углового распределения аннигиляционных фотонов.

1227339

l0

Изобретение относится к обработке металлов резанием и может быть исполь зов ано для определения оптимальной скорости резания, которая обеспечивает минимальную интенсивность износа твердосплавного режущего инструмента и максимальную его стойкость при оптимальной температуре (O С) резания.

Цель изобретения — повышение точности и снижение трудоемкости при определении оптимальной скорости резания.

На фиг. 1 изображена зависимость (УРАФ) от твердосплавного материала при различных температурах; на фиг.2зависимость параметра формы кривой (P) от температуры нагрева твердого сплава; на фиг. 3 — номограмма для определения оптимальной скорости резания при обработке различных марок сталей; на фиг. ч — схема установки по измерению кривых УРАФ для исследуемых твердых сплавов; на фиг. 5 определЕние .оптимальной скорости резания при обработке стали 12 18Н1ОТ твердосплавным резцом ВК 8.

Способ осуществляют следующим образом.

Определяют температуру в зависимости от скорости резания на токарном металлорежущем станке методом есте-, ственной термопары. Тарирование термопары производят стандартными методами. Строят график H =f (×) зависимости "температура резания — скорость". Далее определяют зависимость параметра УРАФ (угловое распределение) аннигиляционных фотонов от температуры, производя измерения на длинно-щелевой установке, оснащенной нагревательным устройством, позволяющим изменять температуру исследуемого образца от 200 до 800 С (T), и в процессе регистрации интенсивностей аннигиляционных фотонов при последовательном относительном смещении источника позитронов с образцом твердосплавной пластинкой и приемника укаэанного излучения на некоторый определенный угол строят кривую

УРАФ. При этом твердосплавную пластинку (образец) подвергают облучению позитронами источника 22 Na активностью 10 мКюри при заранее установленной температуре, в результате чего инжектированные в поверхность твердого сплава позитроны термолиэуются эа время 10 -10 с, а ан-1 -я нигилируют на валентных электронах, принадлежащих дефектным областям, или на электронах беэдефектной области кристаллических решеток. Ан нигиляционные -кванты, образуюшиеt ся в результате реакции р е =2 1 несут информацию об импульсном распределении электронов в атомах.

Аннигиляция поэитрона с электроном, принадлежащим дефекту, вносит вклад в интенсивность счета импульсов в так называемую малоугловую область кривой УРАФ при относительном угле смещения, близком к о = О мрад. Аннигиляция позитронов в бездефектной области структуры дает вклад в интенсивность счета импульсов фотонов в широком диапазоне углов области кривой УРАФ, близком к И =10 мрад.

Проходя через коллиматоры, аннигиляционные кванты регистрируются приемниками (сцинтиляционными датчиками) и через специальную аппаратуру их интенсивность (количество импуль— с ов — актов аннигиляции в единицу времени) выдается в цифровом виде на считывающее устройство. По результатам измерений для калщой заданной температуры строят кривые УРАФ зависимость интенсивности аннигиляции позитронов от величины углового параметра, выражающего относительное смещение источника аннигиляции и приемника 1" -квантов (фиг. 1).

После построения УРАФ для каждой заданной температуры в зависимости ь от углов смещения рассчитывают так называемый параметр F=N(0)/N(10), характеризующий форму кривой УРАФ и выражающий степень дефектности структуры твердого сплава. Здесь

N(0) — скорость счета в пике УРАФ при угле относительного смещения

0 мрад и N(10) — скорость счета аннигиляционных свойств в области

УРАФ, аппроксимируемои кривой

Гаусса при угле относительного смещения 9 = 10 мрад.

Рассчитав значение Г при исследовании УРАФ для каждой температуры, строят график зависимости параметра формы кривой (характеристики степени дефектности структуры твердого сплава) в зависимости от температуры (фиг. 2).

Дпя определения оптимальной скороСти резания достаточно построить зависимость F=f(В) степени дефектности структуры твердого сплава (параметра формы кривой УРАФ) от температуры, установить температуру, при которой наблюдается экстремум — его минимальное значение подставить найденное (на основании экспериментально подтвержденного соответствия

9(F)=e(0)) значение температуры

O,F) в найденную зависимость 9 =

=f(V) температуры резания от скорости и определить из этой зависимости оптимальную скорость резания.

Вследствие различного для каждого материала при резании характера восхождения кривой 8 =f (Ч), оптимальная температура в каждом конкретном случае будет различной (фиг. 3).

Установка по измерению кривых

УРАФ в зависимости от температурного состояния исследуемого образца позволяет с высокой производительностью производить измерения. Установка по измерению кривых УРАФ для исследуемых твердых сплавов содержит источник 1 позитронов 22 Na активностью 10 мКюри; исследуемый образец 2 из твердого сплава, расположенный на специальном столике, оснащенном нагревательным устройством, коллиматоры 3, детекторы (приемное устройство для регистрации аннигиляционных фотонов) 4, специальная аппаратура 5, определяющая соотношение скоростей счета и выдающая информацию на считывающее устройство.

Пример . На предлагаемом устройстве по определению углового распределения аннигиляционных фотонов (УРАФ1, оснащенном нагревательным устройством, определяют анниrиляционные характеристики в зависимости от температуры у твердосплавной пластинки BK 8. По резуль- .

1227339 татам измерений и обработки экспериментальных Данных строят графики

F=f(9) зависимости "параметр формы кривой (параметр дефектности) — температура нагрева". Находят, что минимальному значению дефектности структуры твердого сплава из ВК 8 соответствует температура, равная

g(F)=640 С.

В процессе резания на токарном станке модели 163 хромоникелевой стали 12Х!8Н10Т аустенитного класса методом естественной термопары определяют среднюю температуру в конИ такте Резец — обрабатываемый маl1 териал от скорости резания. Для исследований используют четырехгранные твердосплавные пластинки из BK 8 с передним углом У =10 о в задним углом g =5, углом в плане ф=45, вспомогательным углом в плао не q, =45 . Подача во всех опытах постоянная и равна S O,Ç мм/об, а глубина резания — t=2 мм. Испытания производят без охлаждения. Скорость резания изменяется от 20 до 100м/мин °

Термопару "ВК8 — 12Х18Н10Т" предварительно тарируют. На основании измерения термо-ЭДС и данных по тарированию строят зависимость 9 =f(V) температуры от скорости резания (фиг. 5) .

Подставляя в полученную зависимость 9 =f (V) значение 9 (F) 640 С, при которой наблюдается минимальная дефективность структуры твердого сплава, графическим способом опреде40 ляют скорость резания соответствую1 щую оптимальной скорости резания и равную V=75 м/мин, что хорошо согласуется с классическими стойкостными испытаниями.

МО ИО ЮО абие; й

1227339

_#_

/ ь= .С:

@ив.:.3

Фиг, Ф

l22733Q!

1 ф а(Й

ЬВ Ъ, : 6 ф

Ъ Ъ

%л

Вw

700 800

ФОО 5Н

Составитель В. Золотов

Техред В.Кадар

Редактор А. Ревин

Корректор М. Самборс

Заказ 2246/11 Тираж 1001

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4