Способ определения оптимальной скорости резания

 

Изобретение относится к обработке материалов резанием и может быть использовано при обработке сталей инструментами, работающими с контактной средой. Целью изобретения является снижение трудоемкости определения оптимальной скорости резания для инструментов, работающих с контактной средой. Первоначально определяют отношение исходного параметра резания V а, работающего с контактной средой, к исходному параметру резания V и, работающего без контактной среды, причем если значение этого отношения больше единицы, то обработку осуществляют с контактной средой на скорости (V к1), соответствующей нормативной стойкости инструмента без контактной среды, определяют стойкость (T к1) инструмента с контактной средой на этой скорости, устанавливают скорость резания (V тк1) инструмента без контактной среды, соответствующей этой стойкости, после чего рассчитывают оптимальную скорость резания по математической зависимости, а если отношение исходного параметра резания V а, работающего с контактной средой инструмента, к исходному параметру резания V и меньше единицы, то обработку осуществляют с контактной средой на скорости V к2=1,3 V 30 где V 30 - скорость резания инструмента без контактной среды, соответствующей стойкости 30 мин, определяют стойкость инструмента T к2 с контактной средой на этой скорости, устанавливают скорость резания V тк2 инструмента без контактной среды, соответствующей этой стойкости, после чего рассчитывают оптимальную скорость резания по математической зависимости. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1585 О А 1 (5!)5 В 23 В 1/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К А BT0PCH0IVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 ствляют с контактной средой на скорости (ч к,), соответствующей нормативной стойкости инструмента без контактной среды, определяют стойкость (Т „,) инструмента с контактной средой на этой скорости, устанавливают скорость резания (v ) инструмента беэ конrk%, тактной среды, соответствующей этой стойкости, после чего рассчитывают отимальную скорость резания по математической зависимости, а -если отношение исходного параметра ре-. зания V,,работающего с контактной средой инструмента, к исходному параметру резания Vä меньше единицы, то обработку осуществляют с контактной средой на скорости . v < =

=1,3ч, где ч, — скорость резания инструмента без контактной среды, соответствующей стойкости 30 мин, определяют стойкость инструмента Т « с контактной средой на этой скоросТй, устанавливают. скорость резания v> инструмента без контактной среды, соответствующей этой стойкости, после чего рассчитывают оптимальную скорость резания по математической зависимости. 4 ил. (21) 4281327/31-08 (22) 09.07.87 (46) 15.08.90. Бюл. Р 30 (71) Харьковский политехнический институт им. В.И.Ленина (7?) А.И.Грабченко, В.К.Крюков, И.H.Ïûæoâ и В.С.Богуш (53) 621.932(088.8)

;(56) Авторское свидетельство СССР

В 511144, кл. В 23 В 1/00, !974, (54) СПОСОБ ОПРЕЯЕЛЕНИН ОПТИИАЛЬНОГ1

СКОРОСТИ РЕЗАНИЯ (57) Изобретение относится к обработке материалов резанием и может быть использовано при обработке сталей инструментами, работающими с контактной средой. Целью изобретения является снижение трудоемкости определения оптимальной скорости резания для .инструментов, работающих с контактной средой. Первоначально определяют отношение исходного параметра резания

V работающего с контактной средой, к исходному параметру резания Ч„, работающего без контактной среды, причем если значение этого отношения больше единицы, то обработку осущетактной средой (например, с иэносостойкими покрытиями, COTC).

Целью изобретения является снижение трудоемкости определения оптиИзобретение относится к обработке материалов резанием и может быть использовано при обработке сталей режущими инструментами, работающими с конОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1585080 мальной скорости резания для инструментов, работающих с контактной средой.

Указанная цель достигается за счет (! уменьшения трудоемкости испытаний и исключения построения зависимости

T(L)=f(V).

На фиг. 1 и 2 показаны характерные кривые, отражающие зависимость длины пути резания L (кривые 1, 1 и 1 ), стойкости Т (кривые 2, 2 и 2 ") и коэффициента деформации срезаемого слоя

К (3,3 и 3 ") соответственно для инструментов без контактной среды, с фрик 15 ционной и антифрикционной средами от скорости резания для инструментов из быстрорежущей стали (фиг. 1) и твер| дого сплава группы ТК (фиг. 2) ко° j торые широко распространены при обра- go ботке сталей. Зоны I II u III — это зоны эффективного использования инст( рументов для указанных случаев.

Как видно из фиг. 1 и 2, для антифрнкционной контактной среды (кри-25 вые 1" и 3") максимумы Ь и К наблюдаются при больших значениях скоростей резания по сравнению с исходным инст4 рументом (без контактной среды, кривые 1 и 3). Поэтому, учитывая, что, кривые 1 и 1" и 2 и 2 " не являются идеально эквидистантными, а также, что зависимость Ч=Е(Т) — степенная функция, оптимальная скорость для та(, кого инструмента (зона III) вьппе скорости инструмента без среды (зона I) на полусумму отношений Ч /Ч „и v /v „.

К, тК„

Отношение V /U относится к началу эоны используемых скоростей, а отношение ч /ч — к концу зоны. В исходе(10 к, тк( мы имеет среднее значение поправки.

Конкретная величина оптимальной скорости зависит от принятой (требуемой) стойкости, выбор которой обусловлен многими факторами (например, для универсального оборудования, станков с

ЧПУ и автоматических линий он различен).

Для фрикционной контактной среды (кривые 1 и 3 ) максимумы 1. и К

I 50 имеют место при меньших скоростях по сравнению с исходным инструментом (кривые 1 и 3) . Однако зависимость между скоростями в рабочих зонах для инструментов с фрикционной контактной средой и без нее (зоны 1 и ХТ) не связана с отношением исходных параметров (Чф и V ). Поэтому для определения оптимальной скорости резания определяют скорость резания для исходного инструмента ч, соответствующую стойзь кости Т = 30 мин, устанавливают контрольную скорость v „ 1,3,, которая

К у гарантирует попадания в рабочую зону скоростей (зона II) для инструментов, работающих с фрикционной контактной средой (установлено путем многочисленных экспериментальных данных), испытывают инструмент с фрикционной контактной средой на этой скорости, определяют его стойкость T, после к чего по зависимости назначают оптимальную скорость резания.

Значения скоростей v v,,и v

rk при известных величинах подачи S глубины резания t, стойкости и т.д. определяются по нормативам или литературным данным (для исходного материала).

Предлагаемый способ реализован следующим образом.

Осуществляли обработку стали 45 на токарном станке резцами из быстрорежущей стали Р6Н5 (q=45 q,=15, y=0, с(= а Г12 э Л =Ов hq=0 5 мм) и твердого сплава Т15К6 ((=45, у =15

У=о, (((= (,=12, h3--0,5 мм) .

П р и.м е р 1. Обработка резцом из

Р6М5. Используют два вида покрытия

P6M5+TiN и Р6М5+ И И. Режимы обработки

S=0,075 мм/об, t=0,25 мм. Максимумы кбэффициента деформации срезаемого слоя К имеют место: при работе без контактной среды при V„=34,5 м/мин, для резца с покрытием M N при Ч„."=43 м/мин, для резца с покрытием TiN при Ч,(,26 м/мин (см. фиг.3).

Поэтому для резца с антифрикционным покрытием MoN (V >V ) - кри(( ч (( вая 1 — оптимальную скорость резания определяют по выражению

v =-v (— + 1)

1 Ча чк ((((г(2 (I(Ч ч

H к(В данном случае Чц/V„=43,34,5=1,25.

Для стойкости Т=ЗО мин скорость резания для исходного инструмента должна составлять у =67 м/мин., Проводят на к, этой скорости испытание инструмента с контактной .средой (кривые 1",2"), Контрольная стойкость при этом составляет 80 мин. Для обеспечения такой

В стойкости исходным инструментом необходима скорость резания ч к =

1585080

ЗО

5

=56 м/мин. Тогда находят, что

1 43 67 (34 5 56) f д

Задавшись величинами стойкости

Т=ЗО, 60, 120 мин, находят, что ч д

=82,.73, 59 м/мин и т.д.

Как видно из приведенных данных, погрешность определения ч,„т не преОП11 вышает 5Z.

Для определения оптимальной скорости инструмента с фрикционной средой (V

=86 м/мин. Этой скорости, как видно из фиг ° 1 (кривая 2), соответствует контрольная стойкость Т „ =35 мин. К1

Для исходного инструмента ей соответствует скорость ч „ =65 м/мин. Таким

rk2 образом, v /ъ =1,34.

К "т

Задаваясь значениями стойкости

Т=ЗО, 60, 120 мин, находят оптимальные скорости v,. =89, 80, 64 м/мин

3I и т.д. Используя рекомендации, изложенные в прототипе, оптимальные cKQ рости для инструментов из быстрорежущей стали установить нельзя.

Пример 2. Обработка резцом иэ

Т15К6. Так как антифрикционные покрытия для инструмента из твердого сплава неэффективны, то используют покрытие TiN ° Установлено, что для инструментов из твердых сплавов антифрикционная среда неэффективна. Режимы обработки S=0,075 мм/об, t=0,25 мм.

Максимум коэффициента К имеет место: при работе без контактной среды при

Ч,1=45 м/мин, для резца с покрытием

TiN при Ч4.=30 м/мин (фиг.4) .

Для определения оптимальной скорости инструмента с Ьрикционной контактной средой (Чф<Чд, кривая 2 ) находят скорость ч =279 м/мин. Тогда контрольная скорость составит v т

1,3v 362 м/мин. Этой скорости, Зо

/ как видно из фиг. 2 (кривая 2 ), соответствует контрольная стойкость Т к

=30 мин. При этом v =279 м/мин. Тогтк да ч /ч „=1,3.

Задаваясь значениями стойкости T= !

=30, 60, 120 мин, по выражению находят, что v „ =362, 320, 250 м/мин, Согласно прототипу оптимальная ско— рость резания для исходного инструмента составляет 450 м/мин, что, как видно из графика, не соответствует действительности (скорость существенно завышена). Для инструмента с фрикционным покрытием она составляет

310 м/мин и попадает в данном случае

10 в зону рабочих скоростей. Однако она соответствует только одному (конкретному) значению стойкости (которое остается неизвестным) и также не является оптимальной (погрешности состав15 ля от 307.) .

На фиг. 1,2 кривые ?.=f.(V) показаны полностью только для доказательства (объяснения). Для их получения необходимы длительные испытания (десятки часов). Предлагаемый способ позволяет определить v за десятки

oar минут .

Формула изобретения

Способ определения оптимальной скорости резания при обработке сталей, по которому предварительно выбирают исходный параметр резания, скорость, соответствующую максимальному значению коэффициента деформации срезаемого слоя, о т л и ч а и щ и йс я тем, что, с целью снижения трудоемкости, определяют отношение исходного параметра V резания инструмента, работающего с контактной средой, к исходному параметру резания

Ч„ инструмента, работающего без контактной среды, причем, если значение этого отношения больше единицы, обработку осуществляют инструментом с контактной средой на скорости v k

t. соответствующей нормативной стойкости инструмента без контактной среды, определяют стойкость Т инструмента

l с контактной средой на этой скорости, устанавливают скорость резания v тК1 инструмента без контактной среды, соответствующей этой стойкости, после чего рассчитывают оптимальную скорость резания по формуле

v =О 5ч (-з+ — — )

V Vk

ОПТ 1 Н Ч Ч 1

И 1К, где v — оптимальная скорость реОпт зания для инструмента, работающего с контактной

1585080 средой, соответствующая заданной стойкости;

v — нормативная скорость рен, зания для .инструмента, работающего без контакт5 ной среды, соответствующей заданной стойкости;

v — скорость резания для инструмента, работающего с 1О контактной средой, соответствующей максимальному значению исходного параметра;

v — скорость резания для ини струмента, работающего без контактной среды, соответствующей максимальному значению исходного параметра; 20

v — скорость резания для инК, струмента с контактной средой; — нормативная скорость ретк, зания инструмента без 25 контактной среды, соответствующая контрольной

Ъ стойкости ТФ г а если отношение йсходного параметра резания Ч, работающего с контактной средой инструмента, к исходному параметру резания Чц меньше единицы, обработку осуществляют с контактной средой на скорости ч =1 3v где к зе ч — скорость резания инструмента

Зо беэ контактной среды, соответствующей стойкости 30 мин, определяют стойкость инструмента Т с контактМ ной средой на этой скорости, устанавливают скорость резания ч инструе кй мента без контактной среды, соответствующей этой стойкости, после чего рассчитывают оптимальную скорость резания по формуле где ч,„ ч„

1 тк

7 оптимальная скорость резания для инструмента, работающего с контактной средой, соответствующая заданной стойкости; нормативная. скорость резания для инструмента без контактной среды, соответствующая заданной стойкости; скорость резания для инструмента, работающего с контактной средой; нормативная скорость резания для инструмента без контактной среды, соответствующая контрольной стойкости.

1 535030

ТА;4

ИО 12, 1бд 5д

1

1 е

-7, С;)

Ъ( 4

Мтнз ало Мка б

80 о

V, и/мин.

1585080

170 40

1Ю 870 .7И

АРФ g м кин

Составитель Д.Кутепов

Техред М.Ходанич Корректор С.Иевкун

Редактор М.Бандура

Заказ 2291 Тираж 718 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101. Юд

1 с л

g 20