Способ прогнозирования стойкости режущего инструмента

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5D 4 В 23 В 25 06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ ди,В

7у РИИ/ ва га

0,3 0.6 0,9 V rt/с

Фиг.1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3721630/25-08 (22) 06.04.84 (46) 23.05.86. Бюл. № 19 (71) МВТУ им. Н. Э. Баумана (72) В. Н. Подураев, А. В. Кибальченко и В. Н. Алтухов (53) 621.91 (088.8) (56) «Обработка резанием», 1983, № 3, с. 15 — 18. (54) (57) СПОСОБ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ

СТОЙКОСТИ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕН„„SU„„1232380 A i

ТА, при котором во время обработки регистрируют сигналы акустической эмиссии, возникающие в зоне резания, и по параметрам этих сигналов судят о стойкости инструмента, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения технологических возможностей, в качестве параметра, характеризующего стойкость, выбирают моду амплитудного распределения сигналов акустической эмиссии на участке нормального износа режущего инструмента после его приработки.

1232380

I l I

0,05 0,1

V, м/с 0,15

10 30 40

А моды

Изобретение относится к способам выбора оптимальных технологических параметров процессов механической обработки, обеспечивающих наименьший износ режущего инструмента при наибольшей производительности труда, и может быть использовано при механической обработке в различных отраслях промышленности.

Цель изобретения — повышение точности и расширение технологических возможностей за счет выбора в качестве контролируемого параметра моды амплитудного распределения сигналов акустической эмиссии.

На фиг. 1 представлены результаты эксперимента по прогнозированию стойкости Т режущего инструмента при варьировании скорости резания V при точении; на фиг. 2— то же, при варьировании подачи So npu точении; на фиг. 3 — то же, при варьировании глубины резания t при точении.

В результате экспериментов установлено, что зависимость между значениями стойкости инструмента Т и величиной моды амплитудного распределения А.. сигналов акустической эмиссии, генерируемых в зоне резания, можно считать линейной.

Способ осуществляют сдедующим образом.

Постоянное акустическое сопротивление волноводного тракта «зона резания — датчик регистрирует значения мод амплитудных распределений сигналов акустической эмиссии на участке нормального износа режущего инструмента для исследуемого диапазона условий механической обработки, для оптимальных условий механической обработки проводят стойкостные испытания и путем установления соответствия между модой, значением стойкости для оптимальных условий обработки и значениями мод для других условий механической обработки получают величины прогнозируемых стойкостей для исследуемых условий механической обработки.

Способ основан на следующих положениях. Известно, что кривая изнашивания инструмента характеризуется участками приработки нормального и катастрофического износа. Причем участок нормального износа можно аппроксимировать линейной зависиОптимальная скорость Vo 0,2 м/с, так как соответствующая ей мода имеет максимальное значение. С учетом того, что измерения произведены на участке нормального износа инструмента, приступают к даль5

40 мостью. Точки конца приработки и начала катастрофического износа принадлежат этому участку. B этом случае акустическая энергия, генерируемая на участке нормального износа режущего инструмента и ее характеристика — мода амплитудного распределения (АР) сигналов акустической эмиссии (АЭ), является производной линейной зависимости изнашивания режущего инструмента и определяет обратную величину тангенса угла наклона.

Требование обеспечения постоянства акустического сопротивления волноводного тракта «зона резания — датчик» установлено экспериментально и необходимо для обеспечения сравнимости результатов.

Таким образом, зная значения мод AP сигналов АЭ (тангенсы углов наклона кривых изнашивания) для различных условий обработки, а также определяя экспериментально для одного из значений моды

AP сигналов АЭ соответствующую стойкость инструмента, расчетным путем получают искомые стойкости инструмента для других условий обработки. Однако стойкостные испытания необходимо проводить для оптимальных условий механической обработки (условий минимальной интенсивности износа инструмента), так как это повышает точность способа ввиду физических особенностей процесса резания.

Пример 1. Прогнозирование стойкости инструмента при проведении оптимизации с целью повышения производительности оборудования при фрезеровании.

Используют фрезы концевые для обработки титана и высокопрочных сталей с материалом режущей части Р6М5К5, Z=3, d=16 мм, я=40 и геометрией заточки

1=4 . а=16 .

Обрабатываемый материал ВТЗ вЂ” 1. Условия обработки: S=0,05 мм/об, t=2 мм, В=25 мм. Время регистрации сигналов АЭ (время экспозиции t ) 41 с. Фреза вставлена в переходную втулку, которая закреплена в шпинделе станка усилием затяжки 80 нм с помощью тарированного ключа.

Оптимизируемым параметром является скорость резания. Замеры проводят на участке нормального износа инструмента. Результаты приведены в табл. 1.

0,2 0,25 0,3 0,35 0,4

98 81 76 55 44 нейшему анализу величин мод. Разделяют все значения мод на А„" = 98, т.е. приходят к относительному коэффициенту

К =/А /i/À../.. Результаты приведены в табл. 2.

1232380

Таблица 2

I) fI )1

V,м/с00501015020250303504

Кп 0,1 031 041 1 083 078 056 045

Т;=Т-./А../i//AMi. (1) 11 1) 11 1

V, м/с 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4

Т, мин 4 12 4 16 4 40 33 2 31 2 22 4 18

I I I 1 I 11 1

V, м/с 0,05 0,1 О, 15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4

Т., мин 30 93 123 300 249 234 168 135

Та блица 5

Нитрид Нитрид Окись титана хрома хрома

НенапыУпрочнение ленные

60 40

Таблица 6

НенапыУпрочнение ленные

Нитрид Нитрид Окись титана хрома хрома

0,17

0,33 1

0,67

К 11

Для оптимальной скорости проводят стойкостные испытания до величины износа по задней поверхности Ьз=0,25 мм. При этом

Топт=40 мин. Соответствующие стойкости для других условий обработки находят по формуле

Анализируя табл. 3, можно сказать, что экономически выгодно повысить производительность оборудования и вести обработку при скорости V=0,3 м/с и при этом терять в стойкости всего 8,8 мин.

Пример 2. Прогнозирование стойкости упрочненных режущих инструментов.

Инструмент, условия резания и обрабатываемый материал те же, что и в примере 1.

Используются фрезы ненапыленные, напы- 35 ленные нитридом титана, нитридом хрома и окисью хрома. Требуется определить лучОчевидно, что максимальную стойкость имеют фрезы с напылением нитридом хрома.

Результаты представлены в табл. 3.

Однако при V=0,2 м/с получают Т--=

=300 мин. Используя формулу (1), получают результаты, представленные в табл. 4. шее упрочнение и его экономическую целесообразность.

Закрепляют каждую фрезу моментом затяжки 80 нм (обеспечивая постоянство акустического сопротивления). Замеры производят на участке нормального износа инструмента. Результаты приведены в табл. 5.

Значения относительного коэффициента Кп приведены в табл. 6.

1232380

Таблица 7

Упрочнение Ненапы- Нитрид Нитрид Окись ленные титана хрома хрома

Т, мин 40

235 157

7, мин

Ам,д

0,75 03 005 Ло ""4й

Фиг. Z

7, мин

A,В

60

15 3 95 мм

Фиг.3

Составитель В. Алексеенко

Редактор Н. Данкулич Техред И. Верес Корректор С. Черни

Заказ 2500(12 Тираж 1001 Подписное

ВНИИ ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Для фрезы, напыленной нитридом хрома, проводят стойкостные испытания и находят

T..=235 мин. По формуле (1) находят

Т; (табл. 7) .

Упрочнение фрез нитридом хрома повышает стойкость в 5,9 раза.