Способ управления обработкой материалов резанием

 

Использование: обработка материалов резанием на станках с ЧПУ, Сущность изобретения: определение оптимальных условий обработки материалов резанием производят при линейном увеличении во времени подачи при обработке эталонной детали, определяют параметр, характеризующий процесс резания, по значениям тангенциальной составляющей силы резания, толщины и ширины среза. По величине отклонения указанного параметра от среднего значения определяют нижние и верхние границы диапазона подач, которые являются оптимальными областями для чистового и чернового точения. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 В 23 Q 15/00

ГО СУДА Р СТВЕ ННЫ И КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4893626/08 (22) 25.12.90 (46) 30.08.,92. БюЛ. ¹ 32 (71) Киевский политехнический институт им.50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) В.А,Остафьев, В,В.Кокаровцев, К.Г.Мах-мудов, Ш.Х.Темиров и А.Ю.Кривошлыков (56) Авторское свидетельство СССР № 570455, кл. В 23 В 1/00, 1977, Авторское свидетельство СССР № 772722, кл. В 23 В 1/00, 1980. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ОБРАБОТКОЙ

МАТЕРИАЛОВ РЕЗАНИЕМ

Изобретение относится к обработке материалов резанием и может быть использовано в металлообработке машиностроительной и приборостроительной промышленности.

Известен способ определения оптимальных скоростей резания, в котором определяют температуру провала пластичности обрабатываемого материала в зависимости от скорости резания, на осно- вании чего определяют оптимальные условия обработки.

Недостатком известного способа является то, что полученные таким образом условия обработки оптимальны лишь с точкй зрения снижения интенсивности износа инструмента, В качестве прототипа выбран способ определения оптимальных условий обработки резанием, в котором резание осуществляют при постоянном усилии. измеряю г скорость подачи, а в качестве оптимальййх условий обработки принимают те, при которых эта скорость максимальна,, SU„„1757849 А1 (57) Использование; обработка материалов резанием на станках с ЧПУ, Сущность изобретения: определение ойтимальных условий. обработки материалов резанием производят при линейном увеличении во времени подачи при обработке эталонной детали, определяют параметр, характеризующий процесс резания, по значениям тангенциэльной составляющей силы резания, толщины и ширины среза. По величине отклонения укаэанного параметра от среднего значения определяют нижние и верхние границы диапазона подач, которые явля ются оптимальными областями для чистового и чернового точения. 4 ил.

Недостатками прототипа являются необходимость специального устройства для поддержания постоянного усилия резания и отсутствие возможности автоматизации определения оптимальных условий обработки, . Целью изобретения является повышение точности обработки.

Сущность изобретейия заключается в том. что на основании известной зависимости

Рт=Ср . b а", (1) где Р— тангенциальная составляющая силы резания;

Ср — параметр, определяющий режимы обработки: и — постоянный коэффициент;

Ь, а — ширина и толщина среза, можно определить значения Ср (по известным значениям Ь, а, и и измеренной силе Pz), а на основании отклонения Ср от среднего его значения установить границы, в которых данная зависимость справвдлйва.

В области малых значений а (или подач

Я), соответствующих чистовому точению, возникают нелинейные эффекты,.искажающие значение сил Р, а следовательно, и значения Ср. В результате того, что резание здесь граничит с трением и идет в переходном режиме, при котором энергетические затраты выше, чем в установившемся, и возможны значительные увеличения коэффициента трения и сил резания вследствие реологических явлений. Поэтому очень важно найти границу нижних значений а (или подач S), ггри кбторых начинается устойчивое резание и будет справедлива теоретическая зависимость (1).

При больших значениях подач (толщины среза) нелинейные эффекты возникают иэ-за увеличения интенсивности термомеханическйх и нелинейности реологических процессов, что также вызывает отклонение

Ср от его среднего значения.

Таким образом, можно определить границы значений подач, в которых теоретическая зависимость (1) справедлива, и тем самым вйявить максимум значений подачи

St, ниже которого обеспечивается уста;овившееся резание. и минимум значений подач Ян. ниже которого наблюдается неустановившийся процесс оеэания, граничащий с трением.

На фиг,1 показаны реально измеряемые (пунктирная линия) значения силы резания

Р, и теоратйческие, рассчитанные по указанной выше зависимости (сплошная линия) как функция изменения подачи; на фиг.2 — зависимость Срссf(S), fCp=f(a)j; на фиг.3 — блок-схема системы, реализующей предлагаемый способ; на фиг.4 — алгоритм обработки сигналов, реализующий предлагаемый способ.

Способ реализуется следующим образом: производят обработку при постоянной скорости резания с линейно возрастающей во времени подачей, при этом измерятют и фиксируют текущие значения силы Р, получают от устройства числового программного управления (УЧПУ) станка значения подач на основании вводимых в ЭВМ параметров геометрии режущего инструмента (1р) и глубины резания (t), вычисляют толщину и ширину среза, используя справочные данные постоянного коэффициента и, вычисляют значения коэффициента Ср по зависимости (1). определяют матожидание

Са- ч $ Срс рассчитывают сраднакаадратичное отклонение для значений Ср, абсолютную разность между текущим значением Cpi и средним значением Ср, Ь=

=- I Cpi -Ср I и на основании сравнения ее с заданным значением разности Л =К о, где К вЂ” тарировочный коэффициент, удовлетворяющий неравенству 1 К m, здесь гп=2,3,, число больше единицы, значение которой устанавливается из практики и со5 ответствует нормальному состоянию хода протекания процесса резания, определяют

Зии Яь.

Принцип действия системы, реализующий данный способ, заключается в следую10 щем (фиг.3).

При обработке заготовки на станке 1 по программе, реализуемой УЧПУ 2, сигнал с динамометра 3. установленного на станке 1, поступает последовательно на усилитель 4, 15 детектор 5, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 6 и через первый интерфейс 7 в микроЭВМ 8, куда с УЧПУ 2 через второй интерфейс 9 также поступает значение подачи $, Сигнал со второго выхода детектора

20 5 одновременно поступает на первый компаратор 10 включения ЭВМ и второй компаратор 11 выключения станка, причем . первый компаратор 10 посредством первого интерфейса 7 дает команду в микроЭВМ

25 8 на считывание или прекращение считывания сигнала, поступающего с АЦП 6, а второй компаратор 11 через третий интерфейс

12 — команду на прекращение процесса резания.

ЗО В микроЭВМ 8 через устройство 13 ввода-вывода заносят значения показателя степени и, глубины резания <, главного угла в плане режущей кромки инструмента р. коэффициенты К, К и значение дискреты вре35 мени Лт=О,1...0,3 с обработки сигнала, Работа системы осуществляется следующим образом; запускается в УЧПУ программа обработки заготовки на станке с заданной скоростью, глубиной резания и

40 ступенчатым изменением подачи S.

После пуска системы УЧПУ и начала резания сигналы с динамометра 3 через усилитель 4 и детектор 5 с одной стороны поступают на АЦП 6, а с другой стороны — на

45 компараторы 10 и 11, как только напряже ние достигает заданного минимального уровня, компаратор 10 запускает микроЗВМ 8 на считывание с помощью АЦП 6 сигналов с заданной дискретой по времени

50 Ж и занесение их в отведенную память, а компаратор 11 даст команду на прекраще- . ние процесса резания.

В микроЭВМ 8 осуществляется обработка сигналов в следующей последова55 тельности .согласно алгоритму, представленному на фиг.4, 1. Ввод исходных данных: скорость резания — V; глубина резания — 1; главный угол в плане режущего инструмента — ф; постоянный коэффициент в формуле (1) — п; начальная подача — $(1); 5 приращение подачи — Л S; дискрета времени обработки сигнала

Ж коэффициент пересчета силы — К;

Тарировочный коэффициент — К . 10

2. Металлообработка и измерение:силй резания с занесением ее в элемент массива

Р(1)=К U, где U — измеренное значение.напряжения на выходе датчика силы.

3. Изменение величины подачи как 15

$(1+1)=$(1)+ М и наращивание номера эксперимента (массива) 1=1+1.

4. Проверка ограничений на металлообработку — превышение допустимой подачи или размера массива измерений. Если Экс- 20 перимент закончен, то начинается расчет граничных значений величин подачи.

5. Расчет размеров сечения среза а(1)=$(1) sin р; . b=t/зlп р, 25

6. Расчет С> Щ в формуле (1)

Ср(1)=Р(1) / (Ь(а(1Э").

7. Расчет среднего значения Ср массива

CPPIl) и 30

Ср =, Ср(1).

Ni=1

8. Формирование массива отклонений

Ь

4=Ср-Ср(1) .. 35

9. Расчет среднеквадратической величины отклонения 0

E1) Ь 10. Формирование массива погрешности д(1) д(1)=К О вЂ” I Ь(l)! 45

11. Поиск решений уравнения д(1 -О.

Нахождение таких ближайших целых значений 1, при которых погрешность д(1) 1757849 6 стремится к нулю. Выбираются первые два корня 1н и ib.

12. Расчет величин граничных значений подачи

$н=$(1)+ 1н М;

Яь=$(1)+ Ib AS

13. Печать результатов расчета S<, $ь, где SH — оптимальное значение подачи для чистового точения;

Яь — оптимальное значение подачи для чернового точения.

Пример. Обтачивают заготовку при скорости резания Ч=109 м/мин; t=0,5 мм; геометрические параметры режущего инструмента a=8, y=10, 45, р =41, Материал заготовки сталь Х18Н9Т, материал режущей части инструмента Т5К10, при этом значение Ср составйло CP=209, а отклонение от Ср значения Ср наблюдалось при подачах Sp=5 10 мм/об и $ь=21 10 мм/об, где L4 =2 0 =10.

Предлагаемый способ позволяет производить процесс определения оптимальных условий обработки резанием в автоматизированном режиме;

Формула изобретения

Способ управлейия обработкой материалов резанием, включающий проведение предварительной обработки эталонной детали, измерение силы резания и назначение соответствующих режймов резания при обработке заготовки, отличающийся тем, что, с целью повышения точности обработки, предварительную обработку эталонной детали производят с постоянным значени,ем скорости резания и линеййо возрастающей во времени подачей, измеряют значение тангенцйальнОй составляющей силы резания Pz, касательной к поверхности

40 резания, а величину подачи при обработке заготовки назначают из диапазона, соответствующего отклонению значения параметра

С—

Ь ° ап где а — толщина среза;

Ь вЂ” ширина среза; и — поправочный коэффициент, от среднего значения.

1757849 г

1757849

Составитель В, Остафьев

Техред M.Моргентал Корректор В. Петраш

Редактор Л. Павлова

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

Заказ 2961 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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