Способ обработки

 

Использование: технология машиностррения, сверхскоростное Фрезерование. Сущность изобретения: на станке базируют заготовку и контрольный образец, твердость материала которого не выше твердости материала заготовки. Обрабатывают заготовку, через заданные периоды операционного времени обрабатывают образец на за дан ных режимах с ре гнет ра цией па раметров акустической эмиссии, по которым судят о состоянии режущего инструмента, например о его износе. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

„„5U „„1798037 А1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 23 8 1/00, B 23 С 3/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ : " » л!

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 ...2

{21)4951623/08;: . (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ (22) 27,66.91 (46) 28.02.93. Бюл. N 8 ....:. (57) Использование: технология машино(71) Научно-исследовательский институт . строения, сверхскоростное фрезерование. конструкционных материалов и технологи- Сущность изобретения: на станке базируют ческих процессов при МГТУ им. H.Ý.Áàóìà- заготовку и контбрслЬный образец, тверна.... дость материала которого не выше твердо(72) А.А.Вдовин, С.А.Гаврилов, С.С,Корнеев сти материала заготовки. Обрабатывают и В;Н.Родионов: ..- - . -: заготовку, через заданные периоды опера(56)Дией Е;Н.,ДорнфельдД.А.Диагностика ционного времени обрабатывают образец износа йнструмента пйр торцевом фрезеро- . на заданных режимах с регистрацией паравании методом акустической змиссии (Кон- метров акустической эмиссии, по которым струирование и технология судят о состоянии режущего инструмента, машиностроения. Труды Американского об- например о его износе. 2 з,п. ф-лы, 6 ил. щества ийженеров — механиков. 1988, с. 97108.

Изобретение относится к технологии машиностроения и может быть использова. но для контроля за состоянием режущего инструмента в процессе обработки. например. при сверхскоростйом фрезеровании.

Целью изобретения является повышение точности обработки.

На фиг.1 изображена временная диаграмма технологических проходов и контрольных обработок (проходов)

" контрольного образца для определения те: кущего состояния режущего инструмента; на фиг,2- схема обработки фрезерованием п г настоящему способу по п.1; на фиг.3 и 4 — схемы обработки. контролы ого образца; на фиг.S. — схема обработки точением по настоящему способу.по п.2; на фиг.6 — график изменения подачи режущего инструмента. во времени при обработке контрольноГо образца по настоящему способу по п.3, Приняты следующие обозначения: Т— цикл работы режущего инструмента (напри1 б мер, заданный перйод стойкости), z — целое, число, равное количеству обработок контрольного образца за цикл работы инструмента, — номер технологического прохода

:режущим инструментом заготовки (заготовок), k — номер контрольного прохода (обработки) режущим инс.трументом - . контрольйого образца, l — режущий инструмент, 2 — стол станка, 3 — заготовка, 4— контрольный образец, 8 — траектория движения режущего инструмента при k-й обработке контрольного образца, 5 — контуры получаемой на данной операции детали (заготовки}, П вЂ” контрольная поверхность, Пк— поверхность, образованная k-м контрольным проходом режущим инструментом контрольной поверхности, з — подача режущего инструмента при обработке (проходе) контрольного образца (контрольной поверхности). t - время. зд — заданное значение подачи;

Способ осуществляют следующим образом, 1798037

Определяют промежутки операционного времени, через которые следует точно определить текущее состояние режущего инструмента. Например, в течение заданного цикла работы инструмента Т назначают 5 количество обработок контрольного образца z (исходя из точности определения используемых параметров АЭ, требуемых надежности контроля, точности обработки и т.д.). Заявитель рекомендует z ? 5. 10

В цикл работы данным инструментом включают контрольные обработки конт. рольного образца через интервалы времени .

=Т/z (с учетом необходимости завершения выполняемых проходов), На станке базируют заготовку 3 и контрольный образец 4.

Твердость материала контрольного образца не должна йревышать твердости заготовки, чтобы условия обработки контрольного образца не были тяжелее условий обработки 20 загОтовки, при этом не пройзойдет сущест- " венного износа или поломки инструмента при обработке контрольного образца. Невыполнение данного ограничения снижает точность способа, либо делает. его неработоспособным.

Контрольный образец базируют так, чтобы поверхность для обработки была.. строго параллельна направлению движения . режущего инструмента при контрольной об- 30 работке. При этом возмо>кны два типа обработки контрольного образца, как видно иэ фиг.3 и 4.

Согласно фиг.3, каждая новая обработ- ка Sg выполняется на новом участке образца

4. При обработке контрольного образца по схеме фиг.4 характерный размер образца 4 с каждым контрольным проходом изменяется на заданную величину глубины обработки контрольного прохода. Путь резания при 40 обработке контрольного образца (проходе

Sp) не должен превышать 0,05 L, где б. — путь резания при обработке заготовки в течении указанных промежутков операционного времени. Данное численное ограничение 45

ОпределяетСя целью изобретения. Невы: полнение данного ограничения приводит к

Износу инструмента при обработке им кон-. трольного образца и недостйжениЮ цели изобретения. 50

Для контрольйого образца заранее известна тарировочная зависимость параметра А3, являющемся критерием состояния

: режущего инструмента (критерий не входит 55 в объем притязаний данной заявки, а выбирается из известных), от определяемой характеристики состояния режущего инструмента (например, износа), Осуществляют обработку заготовок (заготовки) 3 за время Т/z, после чего рабочим инструментом 1 совершают обработку контрольного образца 4 на заданных режимах и измеряют соответствующие параметры

АЭ, по которым судят о состоянии режущего инструмента. Если состояние режущего инструмента соответствует норме, продолжают обработку данным инструментом, после чего через заданный промежуток времени

Т/z снова осуществляют обработку контрольного образца.

Так как условия обработки контрольного образца в каждом иэ совершаемых контрольных проходов неизмененные и определяются заданными режимами, то изменение измеряемых параметров АЭ 0пределяется лишь изменением состояния режущего инструмента. Таким образом, ре>кимы и условия обработки заготовки не оказывают влияния на регистрируемые: параметры АЭ.

При многопроходной обработке сложных деталей, когда цикл работы инструмента Т сопоставим с временем обработки данным типом инструмента на данной операции, в качестве контрольного образца можно использовать одну из эон обработки заготовки, Для этого одним из первых технологических проходов операции назначают проход, образующий на заготовке 3: контрольную поверхность Г1. Ре>кимы для данного прохода назначают соответствующим заданным для обработки контрольного образца (контрольной поверхности),. Через соответствующее количество технологических проходов. определяемых временем

Т/z, осуществляют обработку контрольной поверхности, при которой измеряют параметры АЭ и определяют состояние инструмента, Результаты, наилучшим образом коррелирующие, например; с износом инструмента, получают при прерывании подачи (см. фиг.6; э=0). При этом совершается вращательное движение инструмента (или заготовки), а рабочее движение подачи отключают. Сигналы АЭ в данном случае в основном зависят от площади фактического контакта (площади трения) инструмента с деталью и в меньшей степени отражают процессы разрушения (разрушения, т.е. резания, при s=0 нет). Прерывать подачу при обработке заготовки нельзя, т.к. образуется участок обработанной поверхности с измененными, нерасчетными свойствами. При обработке контрольного образца ограничений на значения подачи нет, Поэтому при обработке контрольного образца подачу кратковременно прерывают, в период дан1798037 ного прерывания регистрйруют сигналы АЭ, по параметрам которых судят о состоянии режущего инструмента.

Пример. Осуществляют фрезерную обработку заготовки корпусного типа из 5

Д16 пальцевой фрезой 10 иэ Р18 на станке

6А12П, оборудованном скоростным шпинделем ШКФ24/11, Заданный период стойкости режущего инструмента T--4,5 мин.

Назначают z=6. На столе станка базируют 10 также контрольный образец из Д16 прямоугольной формы 30х100 мм под обработку . по схеме фиг.3, Через =-45 сек контурной обработки заготовки с подачей s = 10 м/мин и t = 1-7 мм, не отключая вращения шпин- 15 деля (и = 24000 аб/мин), режуц им инструментом осуществля ют обработку. контрольного образца на пути резания

30 мм = 0,05 L, где (=3000 — 8000 мм, при подаче s=10мlмин и t=2 мм. Интенсивность 20

АЭ регистрировали датчиком, установленным на контрольном образце и связанным с измерительной аппаратурой, Сравнивали значения параметра со значениями заранее известной тарировочной зависимости ин- 25 тенсивности АЭ от износа, и определяли износ фрезы. По результатам четвертой и восьмой обработки контрольного образца корректировали установочный размер на величину износа фрезы. Данной фрезой об- 30 работали три вместо двух заготовок, В результате внесения коррекций при обработке второй и третьей заготовок получень1 размеры, соответствующие допускам. Если бы указанные коррекции не были 35 бы произведены, то необходимая точность обработки (0,4 мм) получена бы не была.

Измерения параметра АЭ с заготовки при ее обработке не зафиксировали аномального состояния режущего инструмента в ука- 40 занные моменты времени вследствие переменных припусков на обработку, Таким образом, реализованный способ позволил повысить точность обработки.

Эксперименты по построению тариро- 45 . вочной зависимости интенсивности АЭ от износа фрезы показали, что коэффициент ее корреляции для случая измерения АЭ при непрерывной обработке контрольного образца равен 0,85, а для случая измерения 50

АЭ при прерывании подачи на 2 с во время обработки контрольного образца равен

0,93. Поэтому точность определения состояния режущего инструмента, а следовательно, и точность обработки при реализации 55 способа по п.3 выше, чем при реализации способа по пЛ. Способ по п.3 реализуется аналогично способу по п.1, По прохождении режущим инструментом заданного участка контрольного образца подачу прерывали на

2 сек, в течение которых измеряли сигналы

АЭ, сравнивали их с полученной ранее тариравочной зависимостью, по которой определяли износ инструмента.

Настоящий способ может быть использован при обработке фрезерованием (фиг.2), точением (фиг.5), растачиванием.

Наиболее рациональная область применения способа — сверхскоростное фрезерование, при котором время на торможение и разгон шпинделя может составлять от 0,5 до нескольких минут, В данных условиях определение состояния режущего инструмента по параметрам АЭ, возникающей при обработке заготовки, недостоверно в силу указанных ранее причин, а останов шпинделя для контроля инструмента требует больших временных затрат, снижает производительность обработки, сокращает ресурс скоростного электродвигателя, количество запусков которого ограничен. Эффективно использование заявляемого способа в технологических процессах, включающих активный контроль режущего инструмента методом АЭ (при таком контроле надежна определяется лишь поломка, и в некоторых случаях катастрофический износ. инструмента), т.к, HB требует создания других диагностических систем.

Формула изобретения

1. Способ обработки, при котором заго- товку базируют на станке, обрабатывают и проводят измерение параметров акустической эмиссии, по которой определяют износ инструмента, о тл и ч а ю щи и с я тем, что, с целью повышения точности обработки, на станке базируют контрольный образец, твердость материала которого выбирают не выше твердости материала заготовки, через заданные промежутки операционного времени, в течение которого обрабатывают заготовку, обрабатывают образец на заданных режимах резания и измерение параметров акустической эмиссии производят по результатам обработки образца, при этом путь резания при обработке образца назначают не выше 0,05 пути резания при обработке заготовки.

2. Способ по п,1, отличающийся тем, что в качестве контрольного образца берут поверхность заготовки, которую обрабатывают на заданных режимах., 3. Способ по п,1, отличающийся тем, чта во время обработки контрольного образца последнюю ведут с прерывистой подачей и в период отсутствия последней производят измерение параметров акустической эмиссии.

1798037.1798037

Фиг. 4

Фиг-. б

Составитель А. Вдовин

Техред M.Ìàðãeíòàë Корректор М. Керецман

Редактор

Заказ 735 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