Способ определения оптимальной скорости резания

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для назначения режимов обработки металлов резанием. Целью изобретения является повышение точности оценки оптимальной скорости резания при обработке ферромагнитных материалов за счет ликвидации действия погрешности в результате измерения остаточных напряжений. Измеряют остаточное напряжение второго и третьего родов, геометрически суммируют их с учетом знаков и величин по трем пространственным координатам. Процесс измерения осуществляют на рабочей частоте тока трансформатора датчика 0,9-1,0 МГц и в объеме поверхности радиусом не менее 1,5-2,0 значений величины подачи и глубиной 0,015- 0,020 мм, сравнивают полученные значения, определяют максимум оста-, точных напряжений сжатия второго и третьего родов, по которому определяют оптимальную скорость резания, 5 ил. С S (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК дц 4 В 23 В 1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4232801/31-08 (22) 10.02.87 (46) !5.02.89. Бюл. Р 6 (» ) Ленинградский институт инженеров железнодорожного транспорта им. акад. В.Н.Образцова (72) И.А.Иванов, А.M.Будюкин, Н.С.Продан и А.Г.Заболотнев (53) 621.9.047(088.8) (56) Вопросы оптимального резания металлов. Сб. Под ред. А.Д.Макарова.

Труды УАИ, вып. 54. Уфа, 1973, с. 141-147. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИМАЛЬНОЙ

СКОРОСТИ РЕЗАНИЯ (57) Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для назначения режимов обработки металлов резанием. Целью изобретения является повьппение точности оценки

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для назначения режимов обработки.

Целью изобретения является повышение точности оценки оптимальной скорости резания при обработке ферромагнитных материалов за счет ликвидации действия погрешности на результат измерения остаточных напряжений.

На фиг. 1 изображена эпюра изменения остаточных напряжений по глубине в зоне оптимальных скоростей резания после обточки; на фиг. 2— зависимость между рабочей частотой тока и глубиной его проникновения;

„„SU„„1458083 А I оптимальной скорости резания при обработке ферромагнитных материалов за счет ликвидации действия погрешности в результате измерения остаточных напряжений. Измеряют остаточное напряжение второго и третьего родов, геометрически суммируют их с учетом знаков и величин по трем пространственным координатам. Процесс измерения осуществляют на рабочей частоте тока трансформатора датчика

0,9-1,0 МГц и в объеме поверхности радиусом не менее 1 5-2,0 значений величины подачи и.глубиной 0,0150,020 мм, сравнивают полученные значения, определяют максимум оста-. точных напряжений сжатия второго и третьего родов, по которому определяют оптимальную скорость резания.

5 ил.

2 на фиг. 3 — совмещенные эпюры тока обтекания при частоте от 0,9-1,0 МГц (ЭРИОН) до 20 кГц (ПИОН) и остаточных напряжений по глубине в.зоне оп- тимальных скоростей резания; на фиг. 4 — эпюра изменения напряжений в зависимости от скорости резания с искажением результатов измерения; на фиг. 5 — диаграмма результатов определения оптимальной скорости резания IIQ предлагаемому и известному способам.

На эпюре (фиг. 1) обозначены:

Q — - приповерностная зона с изменением по глубине величины составляющей остаточных сжимающих напряжений

8083 з 145

II u III родов: Q+ — зона изменения компенсирующих напряжений в глубину поверхности.

На фиг. 2 квадратами показаны зо-

I ны рабочих частот тока, используемого при измерении по предлагаемому и известному способам, !

На зпюрах (фиг. 3) приведены графики проникновения тока обтекания в зоне оптимальных скоростей резания при его рабочей частоте 0,9-1,0 МГц (ЭРИОН), 20 кГц (ПИОН) в глубину поверхностного слоя и показано измерение составляющей остаточных сжимающих напряжений ТХ и III родов Q (до точки А = 20 мкм) и компенсирующих напряжений Q+ в зоне оптимальных скоростей резания.

На диаграмме (фиг. 4) показаны зависимость изменения величины составляющей остаточных напряжений II и ХХХ родов при изменении скорости резания; зависимость изменения температуры 8 и силы резания Р при изменении скорости. резания ° оптимальная скорость резания, соответствующая максимуму составляющей остаточных напряжений сжатия II u

III родов, а также снижению интенсивност;. нарастания температуры (термоЭДС) и стабилизации силы резания.

Пример. Определение оптимальной, скорости резания при точении колесной стали по ГОСТ 10?91-64 чашечным резцом из твердого сплава

Т14К8.

Заготовка выполнена в форме диска с наружным диаметром D = 300 мм, толщиной 25 мм и центральным отверстием 30 мм. Чашечный резец диаметром 30 мм, формы 12, ГОСТ 2209-81 и геометрией заточки: передний угол

0 ; задний угол oL = 6 . Торцовое точение производили на токарном станке 1К62. Величина подачи Б=О,З мм/об. глубина. резания t = 0,8 мм; частота вращения шпинделя п = 400 об ° /мин.

В процессе обработки измеряли температуру резания методом естественной термопары, ТермоЭДС регистрировали на самопишущем потенциометре КСП -4 (тарировку естественной термопары не производили) ° Как видно из фиг. 5, при достижении величины термоЭДС

28 mV наблюдаются снижение интенсивности нарастания термоЭДС (температуры) и некоторая ее стабилизация. При дальнейшем увеличении диа-! метра обработки, а следовательно, и скорости резания темп прироста термоЭДС (температуры) вновь возрастает. Величине термоЭДС ?8 пЛ соответствует скорость резания 208 м/мин.

Одновременно с помощью тензодатчика, наклеенного на державку инструмента, производили запись тангенциальной составляющей силы резания P .

По окончании обработки диска по торцу прибором ЭРИОН-1Б, действующим по принципу зависимости магнитной проницаемости вещества и проводимости от механических напряжений, испытываемых поверхностью детали, производили запись относительной величины остаточных напряжений при перемещении датчика прибора от центра к периферии (радиально). Прибор

ЭРИОН-1Б преобразует изменение магнитной проницаемости и проводимости материала в величину и знак остаточных напряжений. ЭРИОН-18 определяет не составляющие остаточных напряжений, такие как (з или б-,, а составляющую напряжений II u III родов по трем направлениям, которая учитывает наклеп и измерение предлагаемым методом напряженного состояния металла после точения, может выполняться относительно произвольной нулевой точки или после настройки по эталону, .остаточные напряжения в котором эамерены с помощью рентгеновского метода оценки.

Полученная осцилограмма была использована для совмещения результатов замера остаточных напряжений в зависимости от скорости резания с данными зависимости термоЭДС от скорости резания и тангенциальной составляющей силы резания P от скоросZ ти резания. Точка максимальных остаточных сжимающих напряжений, полученных при замере, соответствует оптимальной скорости резания по остаточным сжимающим напряжениям ч „

205 м/мин. Одновременно, она примерно соответствует и оптимальной скорости резания v,„ „= 208 м/мин при оптимизации по температуре резания (изменение интенсивности термоЭДС происходит в районе 28 mV). При этой же скорости наблюдаются наименьшая интенсивность износа, максимальная размерная стойкость инструмента и стабилизация силы резания (фиг. 5).

1 вляют на рабочей частоте тока трансформатора датчика 0,9...1,0 ИГц и в объеме поверхности радиусом не

2g менее 1,5...2,0 значений величины подачи и глубиной 0,015...0,020 мм, сравнивают полученные значения, определяют максимум остаточных напряжений сжатия II u III родов, по коЗО торому определяют оптимальную скорость резания.

Использование предлагаемого способа позволяет повысить надежность и долговечность деталей машин, значительно сократить расход обрабатываемого (до 0,05 кг) и инструментального (до 0,0005 кг) материалов и время проведения эксперимента до 24 мин, особенно при определении оптимальной скорости резания для неме5 1458083 6

Способ проверяли также при обработ- таллических инструментальных материки сталей для цельнокатанных колес алов.

ГОСТ 10791-81; осевой стали ГОСТ

Ф

4728-79 резцами из твердых сплавов Ф о р м у л а и s о б р е т е н и я

Т14К8, ТТ8К10Б как с нанесенным

5 износостойким покрытием из карбида Способ определения оптимальной титана, так и без него, а также pcs- скорости резания при черновой и чисцами с режущими пластинами из мате- товой обработке образца, вращающегориалов ВОК60, ЦМ332, гексанит-P. 10 ся с постоянной угловой скоростью, Расхождения во всех случаях не пре- заключающийся в измерении остатачвьппают 5 — 10K. ных напряжений электромагнитным меПри высокой степени наклепа опре- тодом в приповерхностных слоях обделение остаточных напряжений зат- разца, отличающийся тем, г руднено или исключено полностью что, с целью повышения точности сцен поэлементными способами. Определение ки оптимальной скорости резания, изотносительной составляющей остаточных меряют остаточные напряжения второго напряжений II u III родов по предла- и третьего родов, геометрически сумгаемому способу возможно в данном мируют их с учетом знаков и величин случае с высокой достоверностью по трем пространственным координатам (>8Z). при этом процесс измерения осущест1

1458083

Рюм

20... ХкГц

oлнг

0,1 пав

4Щ

1458083, >onr

Ф

Юлиу