Способ обработки резанием

 

Изобретение относится к металлообработке и может быть использовано в машиностроении при обработке тел вращения. Целью изобретения является расширение технологических возможностей за счет совмещения отделочно-упрочняющей обработки . Для этого к резцу прикладывают силу, прижимающую ее к заготовке, действующую в полупериоды колебательного движения резца в моменты совпадения ее с направлением главного движения резания , причем величину поджимающей силы назначают в зависимости от главной составляющей силы резания из соотношения Р 2 л/ц Рг,где// - коэффициент трения; PZ - главная составляющая силы резания, а частоту и амплитуду колебательного движения резца назначают из соотношения Af2 1-5 Pz/m, где А и f - соответственно амплитуда и частота колебательного движения резца; m - масса заготовки. Одновременно с приложением силы резец 1 разворачивают в сторону уменьшения заднего угла. 3 з.п.ф-лы, 6 ил. t/i С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 В 23 В 1/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4703820/08 (22) 09,06.89 (46) 07,01.92. Бюл. ¹ 1 (71) Тольяттинский политехнический инстиТУТ (72) О.С,Черненко (53) 621,932 (088,8) (56) Кумабэ Д. Вибрационное резание пер. — с яп. Масленникова, — М.: Машиностроение, 1985, с.34. (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ РЕЗАНИЕМ (57) Изобретение относится к металлообработке и может быть использовано в машиностроении при обработке тел вращения.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей за счет совмещения отделочно-упрочняющей обработки. Для этого к резцу прикладывают

Изобретение относится к металлообработке и может быть использовано в машиностроении при обработке тел вращения.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей за счет совмещения отделочно-упрочняющей обработки. указанная цель достигается тем, что инструменту задают тангенциальное колебательное движение вдоль вектора скорости резания, а процесс обработки осуществляют за счет кинетической энергии, сообщаемой заготовке с помощью инструмента, который периодически с частотой тангенциальных колебаний прижимают к заготовке в процессе его движения в направлении, совпадающем с движением резания заготовки.

Величину силы прижатия инструмента к заготовке назначают в зависимости от глав„„SU „„1703258 А1 силу, прижимающую ее к заготовке, действующую в полупериоды колебательного движения резца в моменты совпадения ее с направлением главного движения резания, причем величину поджимающей силы назначают в зависимости от главной составляющей силы резания из соотношения

P = 2 ф Р,гдето — коэффициент трения;

Р— главная составляющая силы резания, а частоту и амплитуду колебательного движения резца назначают из соотношения

Af > 1-5 Р,/m, где А и f — соответственно

2 амплитуда и частота колебательного движения резца; m — масса заготовки. Одновременно с приложением силы резец 1 разворачивают в сторону уменьшения заднего угла. 3 з.п.ф-лы, 6 ил. ной составляющей силы резания по соотношению

2 zt

P = — -P e

/4 где Р— главная составляющая силы резания;

p — коэффициент трения материала режущей части инструмента о материал заготовки, В процессе приложения дополнительной силы инструмент разворачивают в cTQрону уменьшения его заднего угла.

Частоту и амплитуду колебательного движения назначают в зависимости от силы резания и массы заготовки по соотношению

A1,5 —. г Р.

1703253 где А и f — соответственно амплитуда и частота колебательного движения инструмента:

m M3ccG заготовки, Разворот инструмента осуществляют, во-первых, с целью снижения нагрузки, вызванной действием дополнительной силы, на вершину резца и исключения его поломки. Во-вторых, разворот используют для сни>кения шероховатости обработанной поверхности и реализации условий поверхностного пластического деформирования заготовки, Максимальная величина угла разворота соответствует значению заднего угла, В зависимости от прочности инструмента и требований к шероховатости изделия на практике могут быть использованы любые значения угла разворота инструмента в диапазоне от нуля до максимальнага значения.

Разворот резца может осуществляться вокруг его главной или вспомогательной режущей кромки. В первом случае в сторону уменьшения главного, а во-втором — вспомогательного заднего угла. упрощение рсализации известного способа вибрационного резания обеспечивается за счет того, что искл очается необходимость вращения заго овки с помощью специального привода, Колебания резца используются не только El традиционном направлении для повышения качества обработки и стойкости инструмента, но и для сообщения заготовке движения резания. Предлагаемый способ позволяет исключить необходимость в предварительной обработке тех поверхностей заготовки, которые используются при закреплении в зажимном приспособлении для восприятия сил резания и псредачи крутящего момента заготовке. Потребуется лишь обработка базовых (ориентиру ащих) поверхностей, Это ведет к уменьшению числа устанавов (перестановок) заготовки, позволяет сократить вспомогательное время и повысить точность обработки, Исключаются искажения формы изделия, вызванные деформацией заготовки силами зажима в приспособлении и передачей крутящего момента и от эоны закрепления до зоны резания.

Расширение технологических возможностей проявляется также в том, что при периодическом поджиме инструмента по его задней поверхности к заготовке реализуется процесс поверхностного пластического деформирования (подобно ударной чеканке), который позволяет обеспечить снижение шероховатости и упрачнение обрабатываемой поверхности. Таким образам процесс резания совмещается с отделочна5

55 упрочняющей обработкой и исключается необходимость в проведении дополнительной финишной операции обработки. При определенном соотношении частоты и амплитуды колебаний инструмента способ обеспечивает также дробление стружки, На фиг. 1 — 5 представлены схемы реализации способа; на фиг. 6 — графики изменения скорости вершины резца относительно заготовки.

В процессе осуществления способа резец 1 и заготовка 2 занимают ряд последовательных положений (фиг.1). В условно принятом исходном положении резец 1 размещен так, что его задняя поверхность образует угол а с обработанной поверхностью, Затем резец 1 разворачивают относительно вершины на угол а в сторону уменьшения этого угла до значения а = О. При этом задняя поверхность резца соприкасается с обработанной поверхностью (фиг.2). Одновременно с разворотом резца к нему прикладывают дополнительнук> силу Р, действующу о по нормали к обработанной поверхности, Между резцом и заготовкой возникает дополнительная сила трения. При этом резец перемещают в направлении, совпадающем с движением резания заготовки. Вместе с резцом в направлении вектора скорости резания V под действием силы трения перемещается заготовка, запасая кинетическую энергию (фиг,З). Резец 1 разворачивает относительно вершины в сторону увеличения заднего угла доего исходного значения а (фиг.4). В этот момент дополнительную силу Р уменьшают до нуля. Затем резец 1 перемещают в исходное положение (фиг.5). При этом заготовка движется навстречу резцу под действием запасенной кинетической энергии и осуществляется процесс резания. Далее цикл повторяется.

При гармонических колебаниях скорость вершины резца Vg изменяется по закону синуса с периодом T=1/f, где f — частота колебаний (фиг.6), При движении вершины резца в направлении резания скорость заготовки V совпадает со скоростью инструмента V> в период времени t>. В этот момент происходит накопление кинетической энергии заготовки, В период времени t2 запасенная кинетическая энергия заготовки расходуется на преодоление силы резания

Р,, При этом скорость заготовки V уменьшается практически по линейному закону до значения Чмин. Как показали аналитические исследования, минимальная скорость движения заготовки Ч„ н приближается к макс =- 2 T A f с увеличением частоты f u

1703258 амплитуды А колебаний инструмента. Соответвенно к Чмакс приближается и средняя скорость движения заготовки.

Пример. По предлагаемому способу производили обработку цилиндрической заготовки из стали 45 массой m = 2 кг. Резец с 5 пластиной из Т15К6 имел следующие параметры: передний угол у = 5О, главный задний угол а = 8, главный угол в плане р = о

=90, вспомогательный угол в плане p> = Оо, вспомогательный задний угол а =3 . Режи- 10 мы обработки: глубина резания t = 0,2 мм, продольная подача S = О, I мм/об, Расчетное значение силы резания Р, = 58 Н. Режимы колебательного движения резца устанавливались на основе представленной выше зависимости: частота колебаний вершины резца f = 1000 Гц, амплитуда 0,16 мм.

Максимальная скорость колебательного движения резца V „c =2 л А f =- 1 м/с, Резцу сообщали также крутильные колебания вокруг вспомогательной режущей кромки (в плоскости, перпендикулярной оси вращения заготовки). Двойная амплитуда крутильных колебаний соответствовала величине вспомогательного заднего угла — 3О. В процессе обработки к резцу прикладывали пульсирующую силу P = х Pz =

2л 2л

/ 02 х 58 = 1820 Н, которую за полупериод колебаний резца плавно увеличивали от нуля до 30 максимального значения, а затем плавно уменьшали. Измерения показали, что средняя скорость резания приближалась к максимальной скорости колебательного движения резца и соответствовала V,ð = 0,9 м/с. Частота вращения заготовки соответствовала 344 об/мин. Шероховатость обработанной поверхности соответствовала R =

=0,3 мкм. Поверхностный слой получил упрочнение на 45 увеличения микротвердости.

Формула изобретения

1. Способ обработки резанием, согласно которому заготовке сообщают вращение, а резцу — движение подачи, а также тангенциальное колебательное движение вдоль главного движения резания, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей за счет совмещения отделочной и упрочняющей обработки, к инструменту прикладывают силу, действующую в полупериоды колебательного движения резца во время совпадения его с направлением главного движения резания.

2. Способ по и 1, отличающийся тем, что величину силы поджима резца к заготовке назначают в зависимости от главной составляющей силы резания из соотношения

Р = 2 K/è > Pz, где Р, — главная составляющая силы резания;

p — коэффициент трения.

3. Способ по и 1, отличающийся тем, что одновременнс с приложением силы резец разворачивают в сторону уменьшения заднего угла.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что частоту и амплитуду колебательного движения резца назначают в зависимости от главной составляющей силы резания и массы заготс вки иэ соотношения

А f >15 Pz/m, где А — амплитуда колебательного движения резца;

m — масса заготовки;

f — частота колебательного движения.

1703258

К è

Составитель Д, Кутепов

Техред М.Моргентал Корректор О, Ципле

Редактор С,Кулакова

Производ. венно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 19 Тираж Подписное

ВНИИПИ Г,.дарственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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