Способ определения оптимальных режимов резания

 

Изобретение относится к металообработке резанием ,в частности, к способам назначения режимов резания. Целью изобретения является повышение точности и качества обработки и снижение трудоемкости способа за счет выбора критериев оптимизации. Способ заключается в том, что врезание осуществляют на минимально допустимой подаче, равномерно повышают скорость резания до достижения критерия оптимизации по скорости, а затем увеличивают подачу до достижения критерия оптимизации по подаче, снижая одновременно скорость резания, сохраняя термоЭДС резания постоянной. За критерий оптимизации по скорости резания принимают максимум глубины деформации смятия в обработанном поверхностном слое припуска или в стружке в интервале скоростей резания, обусловленном целесообразной стойкостью инструмента, за критерий оптимизации по подаче принимают момент возрастания амплитуды колебаний силы резания в интервале подач, обусловленном целесообразной высотой микронеровностей. 3 з.п.ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (511 4 В 23 В 1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4276921/31-08 (22) 06.07.87 (46) 15.07.89. Бюл. М 26 (71) Владимирский политехнический институт (72) В.И.Денисенко (53) 621.941.2(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 622579, кл. В 23 В 1/00, 1976.

1 (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СПТИМАЛЬНЪИ

РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ (57) Изобретение относится к металлообработке резанием, в частности к способам назначения режимов резания.

Целью изобретения является повышение точности и качества обработки и снижение трудоемкости способа за счет выбора критериев оптимизации.

Способ заключается в том, что врезаИзобретение относится к металлообработке резанием, в частности к способам назначения режимов резания.

Цель изобретения — повышение точности и качества обработки и снижение трудоемкости способа за счет выбора критериев оптимизации.

На чертеже показана расчетная схема определения подачи.

Способ реализуется следующим образом.

В период врезания в заготовку работают с минимально допустимой подачей, определяемой по формуле

S 0,2 р /sin4, „„SU„„1493387 A 1 ние осуществляют на минимально допустимой подаче, равномерно повышают скорость резания до достижения критерия оптимизации по скорости, à затем увеличивают подачу до достижения критерия оптимизации по подаче, снижая одновременно скорость резания, сохраняя термоЭДС резания постоянной.

За критерий оптимизации по скорости резания принимают максимум глубины деформации смятия в обработанном поверхностном слое припуска или в стружке, в интервале скоростей резания, обусловленном целесообразной стойкостью инструмента, за критерий оптимизации по подаче принимают момент возрастания амплитуды колебаний силы резания в интервале подач, обусловленном целесообразной высотой микронеровностей. 3 з.п. ф-лы, I ил. где S — подача, мм/об;

p — радиус закругления лезвия, мм, Ц- угол в плане, град, и равномерно увеличивают скорость резания до достижения критерия оптимизации по скорости резания, в качестве которого принимают максимум или минимум глубины деформаций смятия в обработанном поверхностном слое припуска, или в стружке, определяемой, например, по глубине наклепа в интервале скоростей резания, обуславливающем целесообразную стойкость инстру. мента. Дпя инструмента из быстроре1493387 ((sin О 5 4 )

tu 4+ ск 4

tg 4 tg Ч, жущей стали наибольшая стойкость наблюдается в интервале скоростей ре— зания, в котором глубина деформаций смятия максимальна, при этом на инструменте развивается наиболее стабильный нарост, предохраняющий инструмент от износа. Нарост удлиняет режущий клин, увеличивает угол сдвига, сокращает поверхность сдвига,что приводит к снижению силы резания. При резании твердосплавным инструментом наибольшая стойкость наблюдается в другом интервале скоростей резания, когда напряжения не успевают распространиться на большую глубину в поверхностном слое заготовки, ири этом сокращается глубина деформация смятия и наклела, а резание идет на ненаклепанному предварительно слою. В 20 укаэанном интервале скоростей резания также наблюдается снижение сил резания. Существует еще один интервал скоростей резания, в котором имеет место снижение силы резания и ио- 25 вышение стойкости, соответствующей сверхскоростному резанию, когда межатомные связи разрушаются эа время колебания атома и обработка ведется без пластических деформаций и смятия, ЗР не успевающих распространиться перед инструментом. Наклеп в поверхностном слое заготовки при этом полностью отсутствует. Глубину деформаций смятия и наклеиа можно измерять непрерывно на поверхности резания, или в стружке, сразу же за режущим лезвием известными способами, например, измерением удельного электросопротивления, магнитных свойств, термоЭДС, 40 ультразвуковым и т.д. После достижения критерия оптимизации по скорости резания фиксируют термоЭДС резания, измеряемой, например, методом естественной термоиары, равномерно 45 увеличивают подачу до достижения критерия оптимизации ио подаче, в качестве которого принимают момент воз растания амплитуды колебаний силы резания в интервале подач, обуславливающем целесообразную высоту микронеровностей обработанной поверхности и определяемом по формуле где S — подача, мм/об;

R — целесообразная высота микт ронеровностей обработанной поверхности мм, r — радиус при вершине инструмента, мм; ср — угол в плане, град; вспомогательный угол в пла1 не, град, снижая одновременно скорость резания с сохранением термоЭДС резания постоянной.

Подача ограничивает рост амплитуды колебаний силы резания, причиной которого может быть как ограниченная жесткость инструмента, так и нестабильность процесса резания в связи с образованием элементной стружки, адгезией, срывами нароста. Для установления момента возрастания амплитуды колебаний силы резания выше допустимого значения возможны как прямые методы измерения с помощью динамометров, тенэодатчиков и т.и °, так и косвенные: по колебаниям элементов технологической системы, по волнистости поверхности резания и др. Контроль скорости резания и подачи выполняют с помощью специальных датчиков скорости.

Расчетные формулы получены следующим образом.

Как известно, при чистовой обработке толщины среза не должны превышать 0,1 мм, при этом радиус округления лезвия р более 0,015 мм нецелесообразен. Для таких радиусов процесс выглаживания начинается, когда толщина среза а =0,2g . Учитывая связь подачи S с толщиной среза .

=S sin q, где — угол в плане, имеем $=0,2 (!sin y . Это и есть минимально допустимая подача ио условию отсутствия выглаживания поверхности резания.

Из расчетной схемы, показанной на рисунке, где обозначены: S — - подача; ц — угол в плане; ц — вспомогательный угол в плане; r — радиус при вершине инструмента, h — глубина врезания вершины инструмента в заготовку, следует, что высота микронеровностей обработанной поверхности

К равна Ьг. Так как Ь =Ь-ОВ+г, а

ОВАО cos .АОВ при AOr/sin (90—

Ц + К то после вывода из соотношений h/д tg ц и h/(S g)

=tg Ч, выражений 8 =-Stgq /(< р) h = Stgчtgq,/(tgЧ+tg ) и подстановки с последующими ynDoщениями имеем

stB Lr еЕ(р!

„„+„,, r sin 0 5(if

cos 0,5((g+g,) 1493

С учетом hr=R z получаем искомую формулу ((sin 0 5(4 -Ч)) tg @+ting, cos 0,5(q+,) J tg с tgq где R принимается в качестве задаваемой величины — целесообразной вы- 15 соты микронеровностей обработанной поверхности, мм.

Установление режима резания в период вреэания в заготовку является быстрым, не приводит к существенному 2р дополнительному износу инструмента или ухудшению качества обработанной поверхности. Способ не требует проведения предварительных экспериментов.

Критерий оптимизации по скорости ре- 25 зания и подаче устанавливают при условии сохранения оптимальной термоЭДС резания, поэтому оптимальный режим резания назначают с высокой точностью, Равномерное изменение скорости реза- Зр ния и подачи при определении их оптимальных значений снижает трудоемкость установления оптимального режима резания, повышает точность способа. Выбор в качестве критерия оптимизации по скорости резания максимума глубины деформаций смятия позволяет оценивать изменение условий резания сразу же во время любого рабочего цикла, что повышает точность 40 способа, снижает его длительность.

Критерий оптимизации по подаче — момент возрастания амплитуды. колебаний силы резания — позволяет устанавливать режим резания с гарантированным 45 высоким качеством обработки.

Способ реализовали при точении стали 45 НВ190 резцами из быстрорежущей стали Р18 и твердого сплава

Tl5K6 с идентичной геометрией: передний угол 10, угол в плане 60 о вспомогательный угол в плане 15 задний угол 10, угол наклона лезвия 0, радиус при вершине 0,2 мм; в процессе врезания в заготовку получены следующие оптимальные режимы резания при снятии припуска глубиной

1,5 мм. для быстрорежущей стали скорость резания 0,3 м/с, подача

387 е

0,17 мм/об, для твердого сплава скорость резания 3,4 м/с, подача

0,21 мм/об, Регулирование скорости резания обеспечивалось 6ecступен .ато с помощью изменения тока на электродвигателях приводов. Глубина деформаций смятия оценивалась по величине электрического сопротивления стружки. Колебания силы резания измеряли по осциллограммам с помощью динамометра УДМ-600. ТермоЭДС резания фиксировалась методом естественной термопары на осциллограф. формула изобретения

1. Способ определения оптимальных режимов резания, заключающийся в установлении оптимальных скорости резания и подачи по предварительно выбранному критерию оптимизации, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности и снижения трудоемкости, в период врезания работают с минимально допустимой подачей, равномерно повышают скорость резания до достижения критерия оптимизации по скорости, после чего фиксируют термоЭДС резания и равномерно увеличивают подачу до достижения критерия оптимизации по подаче, снижая одновременно скорость резания, сохраняя при этом постоянной термоЭДС резания.

2. Способ по п.l, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве критерия оптимизации по скорости резания принимают максимум глубины деформации смятия в обработанном поверхностном слое припуска, или в стружке, в интервале скоростей резания, обуславливающем наперед заданную стойкость инструмента.

3. Способ по п.l о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения качества обработки, в качестве критерия оптимизации по подаче принимают момент возрастания амплитуды колебаний силы резания в интервале подач, обуславливающем наперед заданную высоту микронеровностей обработанной поверхности и определяемом по формуле

sin 0 5(4 — ч12

tp4 + tp4

° аЛ

tgq tg w, 1493387 где S

Составитель В.Жиганов

Редактор М.Келемеш Техред Л.Сердюкова Корректор Т.Колб

Заказ 3929/14 Тираж 831 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул. Гагарина,101 подача, мм/Ьб; заданная высота микронеровностей обработанной поверхности, мм, радиус при вершине инструмента, мм; угол в плане, град; вспомогательный угол, град.

4. Способ по п.I о т л и ч а юшийся тем, что максимально допустимую подачу рассчитывают по фор5 8 0,2 р /sing где S — подача, мм/об; — радиус закругления лезвия, мм

Ч вЂ” угол в плане, град.