Способ определения коэффициента усадки стружки при резании стали

 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к резанию сталей на металлорежущих станках инструментами различного типа, и может быть использовано для определения козффициента усадкистружки (КУС), который применяют как параметр в расчетных формулах сил резания. Цель изобретения - снижение трудоемкости определения КУС в широком диапазоне параметров резания для Деталей идентичной марки стали. КУС рассчитывается по теоретической зависимости, вывод которого основан на новой физической модели сдвига по эллиптической линии стружки при резании. Входными параметрами в расчетных зависимостях являются твердость обрабатываемого металла, скорость резания, толщина срезаемого слоя и передний угол инструмента. Проведенные исследования полученной зависимости показали, что погрешность по сравнению с экспериментальным методом составляет не более 10%, а трудоемкость снижается в 100 раз за' счет возможности применения на современных ЭВМ.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю G 01 N 3/58

ГОСУДАРСТВЕН.ЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4429005/28 (22) 08,04,88 (46) 23,02.92. Бюл. N. 7 (71) Институт сверхтвердых материалов АН

УССР (72) Л,С.Сидоренко (53) 620.178 (088.8) (56) Еремин А.Н; Физическая сущность явлений при резании стали, Машгиз, 1951, с.5.

Там же, с.87.

Авторское свидетельство СССР

N. 1295300, кл. 6 01 N 358, 1984. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА УСАДКИ СТРУЖКИ ПРИ РЕЗАНИИ СТАЛИ (57) Изобретение относится к машинострое: нию, а именно к резанию сталей на металлорежущих станках инструментами различного типа, и может быть использова. но для определения коэффициента усадки

Изобретение относится к машиностроению, а именно к обработке металлов резанием„и может быть использовано для . определения коэффициента усадки стружки (КУС); который применяют как параметр в расчетных формулах сил резания при проектировании металлорежущих станков, инструментов и назначении оптимальных режимов резания.

Известен экспериментальный класси-. ческий способ, по которому в срезанной на . станке стружке измеряют либо длину, либо . ее толщину, а полученные результаты измерений делят на соответствующие им. расчет- ные значения среэаемого слоя.

- Ж 1714459 А1 стружки (КУС), который применяют как параметр в расчетных формулах сил резания.

Цель изобретения — снижение трудоемкости определения КУС в широком диапазоне параметров резания для деталей идентичной марки стали. КУС рассчитывается по теоретической зависимости, вывод которого основан на новой физической модели сдвига по эллиптической линии стружки при резании, Входными параметрами в расчетных зависимостях являются твердость обрабатываемого металла, скорость резания, толщина срезаемого слоя и передний угол инструмента. Проведенные исследования полученной зависимости показали, что погрешность по сравнению с экспериментальным методом составляет не более 10, а трудоемкость снижается в 100 раз за.счет возможности применения на современных

Э ВМ.

По данному способу обычно строят многочисленные экспериментальные зависимости КУС от скорости, толщины срезаемого слоя, геометрии инструмента, механических характеристик обрабатываемого материала, по которым судят о характере протекания процесса резания и для получения которых требуется много времени, расхода материала, инструмента.

Известен способ определения КУС, заключающийся в измерении мгновенной мощности резания с помощью электронной аппаратуры, значение которой совместно с параметрами режимов резания подставляют в определенную зависимость, Характерной особенностью известного способа

1714459 является использование сложной аппаратуры, построение экспериментальных графиков, по которым производится оценка КУС, а следовательно, процесса резания s целом, Недостатком способов является то, что 5 для определения КУС в широком диапазоне параметров резания требуется много времени на проведение опытов, отладку и настройку станка, регистрирующей аппаратуры для снятия характеристики, мгновен- 10 ной мощности резания. Использование сложной аппаратуры и ее отладки предопределяет высокую трудоемкость определения КУС.

Целью изобретения является снижение 15 трудоемкости определения KYC в широком диапазоне параметров резания для детачей идентичной марки стали, Определяют твердость НВ материала заготовки по Бринеллю, выбираю4т значение2 20

«оэффициеита еиздиапазона Ю я 10 с, определяют теоретическое значение коэффициента усадки стружки по зависимости

В В - йС 25

2А а (1) где В= 2Кнв tg ) д (Кч - — ): (2) соз д

А КНВ tg "гд+ K÷ (3)

С Кнв (Kv — — ) — Кнв Кч . (4) а соз }д

Кнв-И2:

Кч.8v;

) д действительный передний yron инструмента (+) при отрицательном, (-) при по- 35 ложительном; а — толщина срезаемого слоя, мм;

d — диаметр отпечатка шарика прибора

Бринелля, мм;

v — скорость резания, мм/с, 40 сравнивают значения К и 14, определяют величину допустимой погрешности, в соответствии с которой и корректируют значение е, с учетом которого определяют коэффициент усадки стружки для различ- 45 ных параметров резания поуказвиной зависимости.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Сначала производят измерение твердо- 50 сти НВ на приборе Бринелля испытуемой стальной заготовки, при этом фиксируют диаметр б отпечатка шарика прибора и выражают его значение через коэффициент

Кнв-б/2. Затем выбирают второй коэ2ффи- 55 циент е из диапазона 10 е Я. 10 с и. умножая его на скорость резания Ч (мм/с), получают значение К - я. После чего назначают действительный передний угол уд инструмента, толщину срезаемого слоя а и переходят к определению теоретического коэффициента усадки стружки по формулам (1)- (4).

Однако для подтверждения правильности выбора коэффициента проводят один опыт на станке, по которому определяют экспериментальное значение коэффициента усадки стружки Kf. Далее путем сравнения К и К определяют погрешность и, если она превышает допустимое значение, например 10 („то корректируют величину коэффициента е, Таким образом, для идентичных сталей принимают е const u переходят к определению оптимального значения КУС.путем перебора на 3ВМ скорости, толщины срезаемого слоя, геометрии инструмента, твердости стали.

П р и и е р 1. Определяют КУС по предлагаемому способу при точении, например, стали ШХ 15 по ГОСТУ, которая используется в шарико-подшипниковой промышленно-. сти. Под механическую обработку детали из этой стали подготавливают разной твердости в зависимости от технологии и вида операции. В отожженном состоянии сталь

ШХ15 дает твердость 197 — 21) кг/ммм, а в закаленном — 300 — 350 кг/мм, соответственно этому и механическая обработка ведется на различных режимах резания инструментом.с разными передними углами.

Иэ поступающей на механическую обработку партии отожженных деталей берут одну, которую проверяют на твердость. Для этого берут шарик диаметром 10 мм, включают нагружение прибора Бринелля 3000 кг, и производят его вдавливание в деталь и измеряют диаметр б отпечатка. В результа- те измерения, например, получают что диаметр отпечатка равен 4.3 мм (HB197), следовательно. Кнв=б/2= 2,15 мм.

После чего выбирают коэффициент е из диапазона 10 е « 102с, например. равное е = 0,007 с, тогда коэффициент кч с учетом скорости резания V=20 м/мин (330 мм/с) Kv а ч 2,31 мм. Пусть передний угол

y=. 0 . а подача, например, ВО=0.222 мм/об. то при rp 75 толщина срезаемого слоя а=

= Sosfn ф = 0,214 мм. Подставляя полученные значения в формулы, находят В= 0;

А =+5,34; С = — 4.36.

Таким образом, по предлагаемой формуле находят КУС, который равен K@4,23.

После проведенного расчета К определяется экспериментальный КУС..Для этого на образце детали из той же стали

ШХ15(НВ197) прорезают несколько пазов и на токарном станке на скорости V 20

1714459 мому способам занимает разное вспомогательное и машинное время.

Формула изобретения

Способ определения коэффициента усадки стружки при резании стали, заключающийся в том, что осуществляют резание стальной заготовки при фиксированных параметрах резания, определяют длину строки и срезаемого слоя, вычисляют коэффициент усадки стружки Ki, отл и ч а юшийся тем, что, с целью снижения трудоемкости определения коэффициента усадки стружки в широком диапазоне параметров резания для деталей идентичной марки стали, определяют твердость НВ материала за-» готовки по Бринеллю, выбирают значение коэффициента 8издиапазона 10 < e 5 10 с, определяют теоретическое значение коэффициента усэдки стружки по зависимости

Составитель Л,Сидоренко

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор M.Ïîæî

Редактор И.Шулла

Заказ 687 . Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101 м/мин, So 0,222 мм/об резцом уд - 0 снимают стружку, Так, длина стружки в среднем составляет I-8.48 мм. а ее расчетная длина срезаемого слоя 10=35,64 мм. Таким образом, экспериментальный КУС в 5 опыте равен

KI - — 4,2.

lo

Сравнивая значения К и К, определяют величину допустимой погрешности 10 432 42 00

4,2Таким образом, значение е - 0,007 с выбрано правильно, его корректировать не надо,тэк как отклонение расчетного КУС от 15 экспериментального составляет1 . В дальнейших расчетах КУС коэффициент е=

0,007 с принимается постоянным вдиапазоне изменяемых исходных параметров.

Пример 2. Йустьтребуется измерение 20 твердости на приборе Бринелля и получают, что диаметр Отпечатка d=3,26 мм, следовательно Кнв 1,63 мм.

Пусть требуется 8 процессе обработки применять скорость резания 1330 мм/с 25 (Ч-80мlмин), тогда К =9,31 мм. При этом по техническим условиям обработку нужно вести твердосплавными (15К6) резцами уд =

+ 100и -100). По соответствующей формуле находят 30

В2(1,63))1910 (9,31 — ) =8,24;

Ъоз 100

А (1,63))(tg 10 )+(9,31) =86,7;

С (1,63) (9,31- )2 — 35

cos 10 — (1,63)2 (9,31)2 = — 24,6.

Подставляя полученные значения в формулу (а"0,504 мм), при резании резцом с передним углом уд + 10 находят l4 = 1, 40 при резании резцом с передним углом .уд — — 10 — 4I= 1, 15 . Измерение и расчет коэффициентов усадки стружки по известному и предлагаеВ Å вЂ” 4 AÑ

2А ° а где B= 2Кнв щ ya(Kv — );

c0s уд

А= Кнв tg yä+ К

С = Кнв (Kv ) — Кнв К, а

cos уд

Кнв=б/2; v= vi уд — действительный передний угол инструмента (+) при отрицательном, (-) при положительном; а — толщина срезаемого слоя, мм; б — диаметр стпечатка шарика прибора

Бринепля, мм;

V — скорость резания мм/с, сравнивают значения К и l4, определяют величину допустимой погрешности, в соответствии с которой и корректируют значение е, с учетом которого определяют коэффициент усадки стружки для различных .параметров резания по приведенной зависим Ости.