Способ механической обработки твердых материалов

 

Использование, в машиностроении. Сущность изобретения: механическую обработку ведут дополнительным роликом, установленным нормально к поверхности резания-в одной плоскости с предразрушающим роликом под нагрузкойсоставляющей 45-50% от нагрузки на предразрушающии ролик. 2 ил

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИС1ИЧЕСКИХ

»Г=СПУЬЛИК (51)5 В 23 В 1/00

ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

Г1РИ ГК1-1Т СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4646777! 08 (22) 06.02.89 (46) 07,11,92. Бюл. N 41 (71) Днепропетровский металлургический институт (72) Э. В. Троско, А, Е. Проволоцкий, А. А.

Лушпа и В. А. Сусла (56) Вестник машиностроения, N- 6, 1977, стр. 53, рис. 1.

Изобретение относится к механической обработке материалов и может быть использовано при обработке твердых, хрупких материалов в машиностроении.

Известны способы механической обработки с предварительным деформированием поверхностного слоя. подлежащего удалению, Известен способ обработки высокопрочных материалов с опережающим пластическим деформированием. Но этот способ не применим для механической обработки таких твердых хрупких, материалов, как отбеленные чугуны, гранит, мрамор, так как эти материалы не поддаются пластиче-скому деформированию и разрушаются по механизму хрупкого разрушения.

Из описанных в литературе способов механической обработки с предварительным разрушением обрабатываемого слоя наиболее близким (прототип) к заявляемому является способ. описанный.в материалах статьи (2). На фиг. 1 изображена схема резания с предварительным разрушением поверхностного слоя, где предварительное

„„ Ж ÄÄ 1773560 Al (54) СПОСОБ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ (57) Использование; в машиностроении, Сущность изобретения: механическую обработку ведут дополнительным роликом, установленным нормально к поверхности резания в одной плоскости с предразрушающим роликом под нагрузкой. составляющей 45-507ь от нагрузки на предраэрушающий ролик. 2 ил, разрушение поверхностного слоя детали 1 производят специально установленным клиновидным роликом 2. Согласно этому способу кл.1новидный ролик, опережая ðå- Я эец 3, накатывает на обрабатываемой поверхности детали канавку — мощный концентратор напряжений и предразрушавт материал перед процессом резания. Способ по прототипу обладает существенными:;, технологическими недостатками. При при- () менении этого способа на обработанной по-, (у верхности детали образуются лункй О, глубиной 0,5-1 мм, Это происходит тогда, когда развивающаяся трещина, образуя скол металла в плоскости резания, заканчивает свой путь не в зоне действия концентратора напряжений, создаваемого вершиной резца, а захватывает и обьемы уже обработанного материала, т.е. трещина не всегда развивается по идеальной траектории АВ, а может развиваться и по траектории АС, захватывая металл уже обработанной поверхности и образуя на нем лунки. Мощность концентратора напряжений, создаваемого вершиной резца. оказы1773560 вается недостаточной для того, чтобы замкнуть трещину в зоне его действия.

Исключить появление лунок на обработанной поверхности можно, уменьшив усилие на предразрушающем ролике, Но при этом существенно снизится производительность обработки с предразрушением. Образование лунок на обработанной поверхности исключает применение резания с предразруш вием на чистовых операциях.

Цель изобретения — улучшение качества за счет создания дополнительной зоны предразрушенно о материала и регулиро.вания процесса трещинообразования.

Поставленная цель достигается тем, что обработку ведут дополнительным роликом, установленным нормально к поверхности резания в одной плоскости с предразрушающим роликом под нагрузкой, составляющий 45-50оь от нагрузки на предразрушающий ролик, при этом вершина дополнительного ролика отстоит от поверхности. образованной пересечением обработанной поверхности и поверхности резания, на величину 0,3-0,5 длины образующей поверхности резания.

На фиг. 2 представлена схема предлагаемого способа, включающая обрабатываемую заготовку 1 предразрушающий ролик 2, резец 3. дополнительный ролик 4.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем.

На обрабатываемую деталь воздействуют сразу два клиновидных ролика. Они установлены под нагрузкой в одной вертикальной плоскости. Ролик 2 выполняет функцию предраэрушения материала перед процессом резания. Дополнительный ролик накатывает канавку греугольного профиля на поверхности резания. При этом в зоне силового действия ролика 4 в материале образуется область повышенной концентрации напряжений. Концентратор напряжений, создаваемый дополнительным клиновидным роликом, будет достаточно мощным. чтобы отклонить развивающуюся магистральную трещину, инициированную предразрущающим роликом 2. в зону действия напряжений. создаваемых вершиной резца и клином дополнительного ролика 4.

Теперь магистральная трещина, образующая скол металла в результате действия предразрушающего ролика 2. развивается не по траектории АВ (фиг, 1), как в условиях прототипа, а по траектории АС (фиг. 2), уже не захватывая обьемы обработанного металла и не образуя нежелательных лунок на обработанной поверхности. I! роисходит своеобразное энергетическое регулирование процесса трещинообраэования.

При накатывании дополнительным клиновидным роликом винтовой канавки на поверхности резания образуется еще одна эона искусственно внесенных напряжений.

В этих обьемах металла образуется сеть макро- и микротрещин как результат действия напряжений, что снижает прочность материала.

Резец, снимая ослабленный поверхностный слой металла, уже совершает меньшую работу, чем при обычном резании с предразрушением, так как часть работы уже выполнена дополнительным клиновидным роликом. Нагрузка на резец при этом уменьшается, стойкость его повышается, что позволит повысить производительность обработки материалов с предварительным разрушением поверхностного слоя, Проведенные экспериментальные исследования показали, что оптимальной нагрузкой Р2 на дополнительный ролик будет нагрузка, составляющая 45-50 от нагрузки на предразрушающий ролик Р1, Уменьшение значения усилия на дополнительный ролик Pz до значений, меньших чем 457 от величины усилия на предразрушающий ролик Р, создает ситуацию, когда напряжения, создаваемые дополнительным роликом, окажутся недостаточно мощным, чтобы вывести магистральную трещину, созданную предразрушающим роликом и образующую скол металла на поверхности заготовки в зоне СД (фиг. 2) Трещина в этом случае может проскочить и в зону уже обработанного металла и выйдет на поверхность в зоне ДВ. На обработанной поверхности образуется нежелательная лунка.

Увеличение нагрузки Pz на дополнительный ролик более чем на 500 от значения усилия Р1 на предразрушающий ролик не оказывает положительного влияния на процесс резания с предразрушением. Хотя при этом создаются условия для выхода магистральной трещины, образующейся от действия предразрушающего ролика в зоне

СД (фиг. 2), но это не приводит к более значительному предразрушению материала в зоне действия дополнительного ролика и заметного снижения напряженности процесса резания, уменьшения нагрузки на режущее лезвие инструмента не наблюдается.

Усилие на дополнительный ролик Рр следует брать в пределах 45-50 от усилия на предраэрушающий ролик Р>.

Экспериментальными исследованиями установлено, что дополнительный ролик не должен далеко отстоять от точки О (фиг. 2) концен1раторэ напряжений. создаваемого вершиной резца, Увеличение расстояния

СД снил.;«.т производительность обработки

1773560 и стойкость резца. т.к. в этом случае меньшие объемы металла ослаблены трещинами и предразрушены перед действием резца. Хотя выхода трещин на обработанную поверхность и образования лунок на ней происходить не будет. При уменьшении расстояния СД (фиг. 2) увеличивается вероятность выхода трещин на поверхность уже обработанного металла и появления лунок. Оптимальной, как показали эксперименты, будет величина СД, равная 0.30,5 длина образующей поверхности резания ЕД (фиг. 2).

Способ осуществляют следующим образом.

Обрабатывались прокатные валки из отбеленкого легированного чугуна марки

СПХН-65, твердость поверхностного слоя

62-65 HRC, диаметр валка 550 мм, длина

1500 мм. Обработка велась резцом, оснащенным твердосплавной пластиной марки

ВКЗМ, геометрия режущего лезвия: p= 45, (p)= 10 . = 10".А= 12 Я= О, г = мм, Обрабатываемый валок устанавливается на вальцетокарном станке, íà суппорте станка дополнительно закреплялось специальное устройство, содержащее предраэрушающий и дополнительный ролики и механизмы их нагружения. Параметры режима резания были следующие: глубина резания t = 3 мм, подача S = 1,2 мм/об, скорость резания Ч =- 0,27 м/с. усилие внедрения предр зрушающего ролика P > =-4000 Н, усилие внедрения дополнительного ролика

Рг = 2000 Н,величина СД =- 0.4 ЕД. На обра5 ботанном предлагаемым способом валке лунки на обработанной поверхности не образовывались, а производительность обработки по сравнению с обычным резанием с предраэрушением возросла íà 30%.

10 Формула изобретения

1. Способ механической обработки твердых материалов предразрушающим роликом и резцом с предварительным раэрушенйем поверхностного слоя. о т л и ч а15 ю шийся тем, что, с целью улучшения качества за счет создания дополнительной зоны предразрушенного материала и регулирования процесса трещинообразования, обработку ведут дополнительным

20 роликом, установленным нормально к поверхности резания в одной плоскости с предразрушающим роликом под нагрузкой, саста вл я ю щей 45-50 от нагрузки на предразрушающий ролик.

25 2. Способ по и. 1, отл ич а ю щи йс я тем, что вершина дополнительного ролика отстоит от поверхности, образованной пересечением обработанной поверхности и поверхности резания, на величину 0,330 0,5 длины образующей поверхности резания.

1773560

Составитель Э. Троско

Техред М.Моргентал Корректор М, Ткач

Редактор С. Кулакова

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

Заказ 3889 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР.

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