Способ управления процессом совмещенной обработки резанием и поверхностно-пластическим деформированием

 

Изобретение относится к управлению процес&ом отделочно-упрочняющей совмещенной обработки резанием и поверхностно-пластическим деформированием. Оно позволяет повысить качество и точность обработанной поверхности. Для этого устанавливают два деформирующих элемента, которые располагают симметрично оси механизма управления и одновременно смещают каждый из них в противоположные стороны относительно осимеханизма управления эквидистантно обрабатываемойповерхности на угол,определяемый по определенной зависимости. Ось механизма .управления смещают в направлении главного движения относительно режущего элемента на угол, лежащий в одном из диапазонов 0-70, 110-250, 290-360. В процессе обработки с помощью упругих перемещений измеряют отклонения упругих отжатий, которые преобразуются в колебания радиальной составляющей силы резания. С помощью счетного устройства определяется угол, компен- :сирующий изменение силы. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. с (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 В 24 В 39/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3958541/25-27 (22} 25.09.85 (46) 30.01.87. Бюл. У 4 (71) Могилевский машиностроительный институт (72} П.С.Чистосердов и А.Н.Жигалов (53) 621.923.77 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1237398, 05.07.84. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ СОВМЕЩЕННОЙ ОБРАБОТКИ РЕЗАНИЕМ И ПОВЕРХНОСТНО-ПЛАСТИЧЕСКИМ ДЕФОРМИРОВАНHEM (57) Изобретение относится к управлению процессом отделочно-упрочняющей совмещенной обработки резанием и поверхностно-пластическим деформирова" нием. Оно позволяет повысить качество и точность обработанной поверхности.

Для этого устанавливают два деформи„,SU„„1286396 А1 рующих элемента, которые располагают симметрично оси механизма управления и одновременносмещают каждый изних в противоположныестороны относительно осимеханизма управленияэквидистантно обрабатываемойповерхности на угол, определяемый по определенной зависимости. Ось механизма .управления смещают в направлении главного двнже". ния относительно режущего элемента на угол, лежащий в одном из диапазонов 0-70, 110-250, 290-360 . В процессе обработки с помощью упругих перемещений измеряют отклонения упругих отжатий, которые преобразуются

Ф в колебания радиальной составляющей ® силы резания. С помощью счетного устройства определяется угол, компен- Ц g сирующий изменение силы. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1286396

Изобретение относится к машиностроению, а именно к отделочно-упрочняющей совмещенной обработке резанием и поверхностно-пластическим деформированием (ППД) комбинированными инструментами, и может быть использовано при обработке деталей на станках, имеющих систему автоматического (адаптивного) управления.

Цель изобретения — повышение каче- 10 ства обработки за счет постоянства усилий деформирования при стабилизации упругих отличий.

На фиг.1 изображена схема, показывающая управление процессом совмещенной обработки по предлагаемому способу; на фиг.2 — зависимость изменения суммарного усилия деформирования от углового расположения оси механизма управления относительно режущего эле- о мента при единичном изменении радиальной составляющей силы резания; на фиг.3 — конструктивная схема комбинированного инструмента, реализующего предлагаемый способ.

При изменении силы резания (фиг,1)

Р„ (Р =ОА; Р>, =ОА,) величина проекцйй суммарных сил KP и 2 Р, на ось

ОУ остается постоянной ХР =ОД за счет изменения суммарной величины усилия деформирования Ерд (%РА=ОВ; F Рд, =ОВ ) .

При постоянной проекции суммарной силы на ось ОУ упругие отжатия в системе СПИД вдоль этой оси будут также постоянными. При таком условии рассе- 35 ивание размеров партии заготовок весьма мало, а точность обработки высокая. Кроме того, достигается высокое качество обрабатываемой поверхности

40 за счет того, что усилие деформирования на деформирующих элементах в процессе работы остается всегда постоянным (оптимальным) P =P+ =const. Так

А как изменение суьыарной величины усилия деформирования 7Р происходит за

45 счет симметричного поворота деформирующих элементов, имеющих постоянное усилие деформирования, относительно оси механизма управления, перпендикулярной оси детали на угол, то обра50 ботанная поверхность формируется одновременно с высокой точностью и с высоким заданным качеством.

Угол поворота деформирующих элементов относительно оси механизма управления выбирают из следующих соображений (фиг. 1) .

Величина диапазона изменения радиальной составляющей силы резания определится из соотношения

Арра =Р„, — Р „. (1)

В векторном виде это выглядит

/ ХХ,/ =/ОХ,/ -/ОХ/. (2)

Так как

/ОХ,/ — /ОХ/ = /ХХ, / =/ УУ1 / =/ ОУ/ — /ОУ1 /

/ОУ/=/ОВ/cos/360 -t =/ОВ/cos/

/ОУ,/ = /ОВ,/ cos /360 -P/ =/ОВ, / ° cos/5, то / ХХ,/ =/ОХ,/ — /ОХ/=(/ОВ/ — /ОВ,/)х х cosP. (3)

После перехода от векторного вида (3) к абсолютным величинам, получим

APР1 = h 7 P ° соя . (4)

Отсюда диапазон изменения суммарной величины усилия деформирования

ЬЕР рру

4 cos(5

В то же время ь Kp>=ZP<-mph, . (6)

Определим а K.РА и КР< соответстз треугольников ОСВ и 6С В,; венно и

;> Р Р = рг+рг -2Р Р cos(180-2(+() ) .Подставим в (6) и после ряда преобразован Р =

=2P> /cosg- cos(<+g)/ . (7) Подставим (7) в (5):

2P / co sf-co s (k+ g) / =-- —.

АРру

А cosp

Определим из (8) угол Ы: (8) costI -cos (oc+g) = — — ---, Е Рру

2P cosP ар,„

cos(К+ g)-cosg

2Р> cos13

<РР9

2РА. cosP

Эта величина угла с6 позволяет довернуть деформирующий элемент на столько, что произойдет полное стабилизированйе суммарной силы Р.

Для одновременного повышения качества и точности обработанной поверхности за счет повышения чувствительности системы управления ось механизма управления смещают в направлении главного движения относительно режущего элемента на угол, лежащий в одном из трех диапазонов. Определим эти диапазоны.

1286396

По формуле (5) построим зависимость изменения суммарного усилия деформирования Р от углового расположения оси механйзма управления (угол P ) при единичном изменении радиальной составляющей силы резания

dP> =1 ед. (фиг.2). Из графика видно, о что при углах„6 равных 0 — 70, 110—

250, 290 — 360 чувствительность системы управления высокая. При углах 10 же 70 — 110 и 250 — 290 чувствитео о льность резко падает, доходя при = о о

=90 и 5 =270 практически до нуля.

Следовательно, расположение оси механизма управления в указанных диапазо- 15 нах позволяет значительно увеличить как точность, так и качество обработанной поверхности за счет увеличения чувствительности системы управления.

Обработка по предлагаемому способу20 осуществляется с помощью комбинированного инструмента (фиг.3), в корпусе 1 которого закреплен резец 2.

В корпусе 1 находятся два деформирующих элемента 3 и 4, которые благодя- 25 ря тангенциально расположенным к направляющей пружинам 5 и элементу 6 для углового перемещения деформирующих элементов 3 и 4, сидящему на валу 7, имеют возможность симметрично перемещаться отсносительно оси механизма управления по направляющей, рабочая поверхность которой эквидистантна обрабатываемой поверхности.

С корпусом инструмента 1 связан также,35 датчик упругих перемещений.

Способ управления процессом совмещенной обработки осуществляется следующим образом.

Измерение отклонений упругих отжатий корпуса комбинированного инструмента, возникающих от изменения условий, обработки (изменение припуска, твердости материала детали, затупле- 45 ние режущей кромки резца) контролируется датчиком упругих перемещений.

Система управления, имеющаяся на станке, регистрирует величину отклонений упругих отжатий или при пересчете че- 50 рез жесткость системы CIIHg — изменение радиальной составляющей силы резания лР . По формуле определяют необходимую угловую величину о поворота деформирующих элементов относительно оси механизма управления (ось вала 7).

Затем благодаря системе автоматического регулирования, имеющейся на станке или вручную через механизм управления, состоящий.из вала 7, элемента для углового перемещения деформирующих элементов 6, и тангенциально расположенные пружины 5 раздвигают или сдвигают деформирующие элементы 3 и

4 на угол о, тем самым приходя к первоначальным величинам упругих перемещений, что позволяет повысить точность обработки.

Благодаря тому, что деформирующие элементы имеют постоянное усилие деформирования и перемещаются в процессе обработки по нормали к обрабатываемой поверхности, повышается одновременно с точностью и качество обработанной поверхности.

Пример. Обработку производят на токарно-винторезном станке модели

1К625. Изготавливают три партии образцов из стали 45 с разностью диаметров 53,5 — 56,0 мм.

Образцы одной партии обрабатывают комбинированным инструментом (фиг.3) реализующим предлагаемыи способ. Режущий элемент иснструмента предварительно настраивают на размер

53,0 мм, а деформирующим элементам сообщают усилие по 400 Н для каждого элемента. В процессе обработки с помощью специального датчика упругих перемещений измеряют отклонения упругих отжатий у, которые преобразуются в колебания радиальной составляющей силы резания 6 Р „согласно и Р „=

= у,1 (где j — жесткость технологической системы). С помощью счетного устройства определяется угол ос, компенсирующий изменение 6P> . Затем исполнительный механизм, например шаговый двигатель, воздействуя на механизм управления, перемещает деформирующие элементы 3 и 4 относительно оси механизма управления на требуемый угол о . Данная операция повторяется во время всего процесса обработки.

Ч

Применение предлагаемого способа по сравнению с базовым позволяет повысить точность в 1,2 раза и уменьшить разброс шероховатости в 1,2 раза. изобретения

Формула

1. Способ управления процессом совмещенной обработки резанием и поверхностно-пластическим;деформированием, ! 286396 включающий измерение отклонений упругих отжатий технологической системы, возникающих в результате изменения радиальной составляющей силы резания и усилия деформирования, и стабилизи- 5 рование этих отжатий при одновременной обработке детали режущим и двумя деформирующими элементами, о т л и " ч а ю шийся тем, что, с целью повышения качества обработки за счет 10 постоянства усилий деформирования при стабилизации упругих отжатий, деформирующие элементы располагают симметрично оси, перпендикулярной оси деталиэ и одновременно перемещают в про- 15 тивоположные стороны эквидистантно обрабатываемой поверхности, при этом

Р угол перемещения каждого деформирующего элемента определяется по зависимости 20

<6=arccos (cos$ ) Рю

2Р cos(1 где Р— изменение радиальной сосP тавляющей силы резания;

P — усилие деформировання на

9 каждом деформирующем элементе; угол между положительным направлением оси ОУ и осью, относительно которой перемещают деформирующие элементы; — угол между осью, относительно которой перемещают деформирующие элементы, и начальным положением деФ формирующего элемента.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что ось симметрии деформирующих элементов смещают в направлении главного движения относительно режущего элемента на угол, лежа.5 щий в одном из диапазонов: 0 — 70

110 — 250, 290 — 360.

1 286396 нщ

Составитель В.Кузнецов

Редактор Т.Митейко Техред Н.Глущенко Корректор С.Черни

Заказ 7664/14 Тираж 712 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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