Способ определения оптимальной скорости резания

 

Использование: в машиностроении, для автоматического определения и поддержания оптимальной скорости резания при всех видах обработки металлов резанием. Сущность изобретения: в процессе обработки задается плавное изменение скорости резания, при этом измеряется изменение величины приращения отношения расхода электроэнергии к единице объема срезаемой стружки. Изменение скорости резания осуществляется до тех пор, пока приращение отношения расхода электроэнергии к единице объема срезаемой стружки не будет равно нулю, что будет соответствовать оптимальной скорости резания. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для автоматического определения и поддержания оптимальной скорости резания при всех видах обработки металлов резанием.

Известен способ [1] определения оптимальной скорости резания при обработке труднообрабатываемых сталей, который включает плазменный нагрев срезаемого слоя заготовки, определение температуры резания на различных скоростях обработки и построение графиков зависимости температуры и скорости резания. Этот способ имеет следующие недостатки: необходимость сложной аппаратуры для реализации, плазменный нагрев детали, проведение предварительных исследований и экспериментов, невозможность корректировки режимов в процессе резания.

В качестве прототипа выбран способ определения оптимальной скорости резания непосредственно на станке [2] который заключается в определении силы резания Pz с помощью динамометра в условиях плавного нарастания скорости резания и фиксирования оптимальных скорости и температуры резания, при которых достигается минимальностабилизированное значение силы Pz. Недостатки этого способа высокая трудоемкость измерения силы резания и сложность аппаратуры.

Цель изобретения снижение трудоемкости и упрощение способа определения оптимальной скорости резания в процессе обработки детали.

Способ определения оптимальной скорости резания заключается в следующем: после врезания инструмента в деталь, в процессе обработки задается плавное изменение скорости резания, при этом в отличие от прототипа, измеряется изменение величины приращения отношения расхода электроэнергии к единице объема срезаемой стружки. Изменение скорости резания осуществляется до тех пор пока приращение отношения расхода электроэнергии к единице объема срезаемой стружки не будет равно нулю, что будет соответствовать оптимальной скорости резания.

Суть способа.

Развивая метод [2] определения оптимального режима резания непосредственно на станке откажемся от определения силы резания Pz с помощью динамометра. Измеряя энергетические параметры можно отказаться от измерения силы резания. Количество энергии, расходуемой при обработке детали, определяется по формуле: N Pz * W * t, (1) где W фактическая скорость резания, N количество энергии, израсходованной при обработке детали, за заданный интервал времени, t заданный интервал времени, Pz сила резания.

Объем срезаемой стружки за этот же интервал времени рассчитывается по формуле: U W * t * S, (2) где S площадь сечения срезаемой стружки, V объем срезаемого материала, Фактическая скорость резания измеряется датчиком скорости резания. После определения объема срезаемой стружки, производят вычисление отношения количества израсходованной энергии к объему стружки (удельный расход электроэнергии на резание).

G N / V (3)
где G отношение израсходованной энергии к объему срезанной стружки. Если рассмотреть отношение израсходованной энергии к объему срезанной стружки то оказывается, что оптимальной скорости резания соответствует минимальный расход энергии:
G N/U (Pz * w * t)/(w * S * t) Pz/S. (4)
Исходя из формулы (4) получаем, что параметр G зависит от силы резания и площади сечения срезаемой стружки. Площадь сечения срезаемой стружки остается постоянной, следовательно G зависит в большей степени от изменения силы резания. При оптимальной скорости резания сила резания имеет минимальностабилизированное значение и параметр G также минимален. Измеряя параметр G через заданный промежуток времени определяем приращение отношения энергии к объему срезаемой стружки
ΔG = G₁ - G_o, (5)
где ΔG приращение отношения энергии к объему срезаемой стружки,
G₀ отношение энергии к объему срезаемой стружки в начальный момент времени,
G₁ отношение после изменения скорости резания во второй момент времени.

Изменяя скорость резания, добиваемся изменения параметра G. Сравнивая отношения G₁ и G₀ выбираем наименьшее и определяем направление изменения скорости. Минимальное значение G будет соответствовать оптимальной скорости резания, а ΔG = 0.

Реализация способа может быть осуществлена следующим образом. Задается скорость резания, заранее выбранная меньше оптимальной, одновременно при помощи счетчика электрической энергии за определенный интервал времени измеряется количество энергии. Объем срезаемой стружки за этот же интервал времени рассчитывается по формуле (2).

Фактическая скорость резания измеряется датчиком скорости. После определения объема срезаемой стружки, производят вычисление отношения количества израсходованной энергии к объему стружки G₀ по формуле (3).

После изменения скорости резания производят вычисление отношения G₁ и приращения ΔG по формуле (5). Если ΔG= 0, то скорость оптимальная, если нет определяют положительное или отрицательное значение имеет ΔG. Если значение отрицательное, скорость резания увеличивают, если положительное уменьшают. После чего повторяют процедуру определения величины ΔG, при этом присвоив значение G₀ значению G_I.

Формула изобретения

Способ определения оптимальной скорости резания, при котором в процессе обработки детали производят плавное изменение скорости резания и определяют оптимальное значение скорости по измеренному параметру, отличающийся тем, что в процессе обработки детали определяют приращение отношения расхода электроэнергии к единице объема срезаемой стружки и считают оптимальной скорость резания, при которой упомянутое приращение будет равно нулю.