Устройство для диагностирования состояния процесса резания инструментом детали

 

Использование: в машиностроении, в частности в устройствах для контроля процессов обработки металлов резанием, используемых в автоматических линиях, гибких производственных системах с аппаратурой контроля на основе газового анализа. Сущность: устройство содержит газозаборник и трубопровод, выполненные в виде отверстия в теле инструмента, связанного с газоанализатором. Газозаборник расположен на задней поверхности режущей части инструмента. 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к обработке металлов резанием.

Известны устройства для контроля состояния процесса резания, содержащие датчик состояния режущей части инструмента и измерительный прибор [1, 2]. В качестве датчика состояния инструмента служит или динамометр сил резания, или датчик электромагнитного излучения, или датчик электроакустической эмиссии, а в качестве измерительного прибора - усилитель электрического сигнала и осциллограф.

Недостатком этого устройства является низкая точность диагностирования из-за невысокой чувствительности измерительных приборов и действия различного рода помех.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому эффекту (прототипом) является устройство для диагностирования состояния процесса резания, содержащее газозаборник, установленный в зоне контакта инструмента и заготовки, и связанный с ним трубопроводом газоанализатор компоненты газовой смеси [3]. Газозаборник и трубопровод расположены рядом с режущим инструментом.

Недостатком данного устройства является повышенная погрешность диагностирования, так как газозаборник отстоит на некотором расстоянии от режущей кромки и к выделяемым в процессе резания газам примешиваются газы окружающей среды, а при смене инструмента и его упругой деформации под действием сил резания это расстояние изменяется. Точность контроля снижается также из-за того, что в процессе резания на газозаборник может воздействовать стружка и отклонять его от места установа.

Цель изобретения - повышение точности диагностирования процесса резания.

Цель достигается тем, что в устройстве для диагностирования состояния процесса резания, содержащем газозаборник, установленный вблизи зоны контакта инструмента и заготовки, и связанный с ним трубопроводом газоанализатор компонента газовой смеси, газозаборник и трубопровод выполнены в виде отверстия в теле инструмента, один конец которого выходит на заданную поверхность его режущей части, а другой - на противоположный торец державки.

Основными признаками изобретения, отличающими его от прототипа и обуславливающими соответствие критерию "новизна", являются следующие: газозаборник и трубопровод выполнены в виде отверстия в теле инструмента, один конец отверстия выведен на заднюю поверхность режущей части инструмента, а другой - на противоположный торец державки.

Предложенное решение обладает существенными отличиями, так как не обнаружено решений со сходными признаками.

Так как газозаборник и трубопровод выполнены в виде отверстия в теле инструмента, то появляется возможность максимально приблизить газозаборник к режущей кромке. Тем самым увеличивается концентрация выделяемого в процессе резания газа в воздушной среде, подводимого к газоанализатору, и тем самым повышается точность диагностирования. Погрешность диагностирования снижается, так как на положение газозаборника относительно режущей кромки инструмента не влияет положение инструмента в державке, устраняется воздействие на это положение стружки. Таким образом, при использовании изобретения достигается положительный эффект, а именно повышается точность диагностирования состояния процесса резания.

На фиг. 1 показано устройство в диаметральном сечении заготовки, на фиг. 2 - тот же вид в плане.

Резец 1 закреплен в суппорте 2 токарного станка и взаимодействует своей режущей пластиной 3 с заготовкой 4. В теле державки инструмента выполнено отверстие 5, которое соединено газоотводной трубкой 6 с газоанализатором 7.

В процессе обработки вращающейся заготовки 4 резец 1 совершает с суппортом 2 станка движение подачи S вдоль оси заготовки. Под действием процесса резания в зоне расположения режущей кромки пластины 3 выделяется газ, который вместе с воздушной средой всасывается в отверстие 5 резца 1, играющее роль газозаборника и трубопровода. Через трубку 6 газ попадает в газоанализатор 7, который анализирует концентрацию выделившегося в процессе резания газа, сравнивает ее с допустимой концентрацией, соответствующей критическому состояния режущей кромки инструмента, и по результатам измерения сигнализирует о состоянии инструмента либо подвергает технологическую систему управляющему воздействию.

Так как отверстие 5 инструмента, играющее роль газозаборника и трубопровода, максимально приближено к режущей кромке пластины 3, то на концентрацию выделяемого в процессе резания заготовки 4 газа, засасываемого в газозаборник 5 вместе с воздушной средой, слабо влияют условия обработки, в том числе воздушные потоки, протекающие на рабочем месте, упругая деформация резца 1 и заготовки 4 под действием сил резания, положение резца в суппорте 2, характер снимаемой в процессе резания стружки и др. Поэтому показания газоанализатора 7 получаются стабильными, а точность диагностирования состояния процесса резания - максимально возможной.

Практическая реализация предлагаемого устройства осуществлялась на токарном станке модели 1 М63 при обработке заготовки из ст. 40Х твердостью НВ 207. Диагностировалась глубина резания. В качестве режущей пластины инструмента использовалась трехгранная пластина из твердого сплава Т15К6. Резание осуществлялось со скоростью 250 м/мин, подачей 0,5 мм/об, глубиной резания 0,5-1,5 мм. Использование предлагаемого устройства позволило зафиксировать в 1,45 раза большую концентрацию окиси азота в воздушной смеси, чем при использовании известного устройства в тех же условиях, увеличилась стабильность показаний газоанализатора на 20% и на 35% повысилась точность диагностирования глубины резания.

Технико-экономическая эффективность использования предлагаемого устройства заключается в следующем: повышается качество обработки стабильности размеров деталей за счет повышения точности диагностирования процесса резания, уменьшается расход инструмента из-за сокращения вероятности его поломки и обеспечения возможности его своевременной переточки.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ СОСТОЯНИЯ ПРОЦЕССА РЕЗАНИЯ ИНСТРУМЕНТОМ ДЕТАЛИ, содержащее газоанализатор компоненты газовой смеси, газозаборник и трубопровод, отличающееся тем, что, с целью повышения точности диагностирования, газозаборник и трубопровод выполнены в виде сквозного отверстия в теле инструмента, соединяющего заднюю поверхность инструмента и торец державки инструмента, на котором установлен газоанализатор.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2