Способ оценки эффективности смазочно-охлаждающей жидкости (сож), используемой при резании материала

Авторы патента:

Ражковский Александр Алексеевич (RU)

B23Q11/10 - устройства для охлаждения или смазки режущих инструментов или обрабатываемых изделий (встроенные в инструменты, см. в соответствующих подклассах, к которым отнесены инструменты)

Владельцы патента RU 2528294:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" (RU)

Изобретение относится к машиностроению, в частности к испытаниям смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ), используемых при резании материалов.

На станке проводят кратковременное резание (10-15 с) материала без применения СОЖ, фиксируя величины составляющих силы резания. Испытания проводятся с помощью универсального динамометра. Затем проводят кратковременное резание материала, применяя водный раствор СОЖ испытуемой марки, также фиксируя величины составляющих силы резания. Подача СОЖ в зону резания осуществляется свободно падающей струей на режущий инструмент и обрабатываемую деталь. Измерения проводятся при различной скорости резания, подаче и глубине резания. Результаты проведенных испытаний сводятся в таблицу, и рассчитываются результирующие силы резания Р_рез с СОЖ и без нее соответственно по формуле:

и определяется коэффициент технологической эффективности К исследуемой марки СОЖ по формуле:

где Р_резСОЖ - результирующая сила резания, полученная с применением СОЖ, Н; Р_рез - результирующая сила резания, полученная без применения СОЖ, Н.

Эффективной считается СОЖ, обеспечивающая наименьшие силы резания и коэффициент К при заданных режимах резания. Заявляемый способ оценки технологической эффективности СОЖ позволяет значительно снизить трудоемкость и время исследования эффективности СОЖ при заданных режимах резания. 2 ил.

Известны способы оценки технологической эффективности СОЖ по результатам исследования в лабораторных условиях износа режущего инструмента, шероховатости обработанной поверхности, точности обработки, величины крутящего момента (Технологические свойства новых СОЖ для обработки резанием / Под ред. М.И. Клушина. - М.: Машиностроение, 1979, с.86-89).

Однако непосредственное определение указанных параметров, определяющих эффективность СОЖ, связано со значительными затратами средств и времени, особенно в случае, когда надо определить технологическую эффективность нескольких марок СОЖ.

Известен способ оценки качества СОЖ, основанный на сопоставлении величин сил резания, измеренных в течение всего периода стойкости инструмента при использовании базовых и испытываемых марок СОЖ (Gugger М., Putting Fluids to the Test [Cutting Tool Engineering, August, 1999, p.54-62]).

Недостатком известного способа является значительная трудоемкость и время проведения, поскольку измерение сил резания производится в течение всего периода стойкости инструмента.

Техническим результатом изобретения является снижение трудоемкости оценки эффективности СОЖ и сокращение времени исследования путем измерения составляющих сил резания и сравнения результатов, полученных с применением различных СОЖ и без них.

В процессе механической обработки материалов на основные элементы технологической системы воздействуют силы, возникающие в результате деформирования срезаемого слоя и поверхности обрабатываемой детали, а также силы трения по передним и задним поверхностям режущего инструмента. Применение СОЖ снижает силы трения на передней и задней поверхностях режущего инструмента, что способствует уменьшению сил резания.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе оценки эффективности смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ), используемой при резании материала, согласно заявляемому изобретению, измеряют составляющие силы резания по трем координатам P_x, P_y, P_z при различных скоростях, подаче и глубине резания при кратковременном резании материала в течение 10-15 с с применением исследуемой СОЖ и без нее, рассчитывают результирующие силы резания Р_рез с СОЖ и без нее соответственно по формуле:

затем определяют коэффициент технологической эффективности исследуемой марки СОЖ по формуле:

К=Р_резСОЖ/Р_рез,

где Р_резСОЖ - результирующая сила резания, полученная с применением СОЖ, Н; Р_рез - результирующая сила резания, полученная без применения СОЖ, Н,

и определяют наиболее технологически эффективную СОЖ при заданных режимах резания по наименьшему из значений коэффициента К.

Суть технического решения поясняется таблицей 1, в которую сведены результаты испытаний различных марок СОЖ при точении стали 45, рисунками 1 и 2, на которых приведены зависимости силы резания Р от величины подачи S при обработке стали 45 с применением различных марок СОЖ со скоростями резания V=35 м/мин и V=57 м/мин соответственно.

Предлагаемый способ осуществляется следующим способом.

и определяется коэффициент технологической эффективности К исследуемой марки СОЖ по формуле:

Эффективной считается СОЖ, обеспечивающая наименьшие силы резания и коэффициент К при заданных режимах резания.

Конкретный пример реализации данного способа.

На токарном станке ФТ-11 с помощью универсального динамометра УДМ-100 и приборного щита с микроамперметрами М907 проводят кратковременное резание стали 45 без СОЖ, фиксируя результаты величин составляющих силы резания. При этом применялся проходной упорный резец с пластиной из твердого сплава ВК8. Для оценки применялись 10% водные растворы СОЖ следующих марок: Смальта-3, Смальта-3ЕР, Смальта-11, Isogrind, Blasocut 2000, Blasocut 4000, Addinol, Росойл, Биосил С и Биосил М. Затем проводят кратковременное резание материала, применяя водные растворы СОЖ испытуемых марок, также фиксируя величины составляющих силы резания. Подача СОЖ в зону резания осуществляется свободно падающей струей на режущий инструмент и обрабатываемую деталь. Обработка проводилась при следующих режимах: скорость резания V=35 м/мин и V=57 м/мин, глубина резания t=1 мм и подача S=0,1, S=0,19 и S=0,38 мм/об. Результаты проведенных испытаний сведены в таблицу 1. По полученным данным построены графики зависимостей силы резания Р от величины подачи S, представленные на рисунках 1 и 2, при скоростях резания V=35 м/мин и V=57 м/мин соответственно.

Таблица 1

Вид СОЖ	Силы резания, Н	Скорость резания	Скорость резания
		V=35 м/мин	V=57 м/мин
		Подача S, мм/об	Подача S, мм/об
0,1	0,19	0,38	0,1	0,19	0,38
1	2	3	4	5	6	7	8
Без СОЖ	P_z	250	600	1150	450	650	1100
	P_x	150	270	750	315	405	495
	P_y	90	120	375	180	270	330
Р	305,12	668,81	1423,24	578,04	812,05	1250,57
Вода	P_z	250	600	1300	300	650	1050
	Р_х	120	210	600	195	390	435
	P_y	75	135	420	135	255	315
	Р	287,27	649,87	1492,11	382,43	799,77	1179,39
K	0,94	0,97	1,05	0,66	0,98	0,94
Blasocut 2000	P_z	350	600	1400	350	600	1000
	Р_х	90	195	525	210	360	390
	P_y	90	135	330	135	255	270
	Р	372,42	645,17	1531,18	429,91	744,73	1106,80
K	1,22	0,96	1,08	0,74	0,92	0,89
Blasocut 4000	P_z	300	550	1100	400	650	1050
	P_x	75	150	375	240	405	420
	P_y	75	105	255	135	270	315
	Р	318,20	579.68	1189,81	485,62	812,05	1173,94
K	1,04	0,90	0,78	1,13	1,09	1,06

1	2	3	4	5	6	7	8
Isogrind	P_z	350	600	1150	350	650	1100
	P_x	135	225	450	225	360	420
	P_y	90	135	330	135	270	330
	Р	385,78	654,87	1278,24	437,44	790,57	1222,82
K	1,26	0,98	0,90	0,76	0,97	0,98
Смальта-3	P_z	250	500	1000	300	650	1100
	P_x	120	210	450	195	390	420
	P_y	75	135	300	120	255	300
	Р	287,27	558,86	1136,88	377,39	799,77	1215,07
K	0,94	0,84	0,80	0,65	0,98	0,97
Смальта-3 *ЕР	P_z	250	550	1250	450	650	1000
	P_x	120	210	450	240	405	435
	P_y	60	120	300	150	255	300
	P	283,73	600,83	1361,98	531,60	807,19	1131,03
K	0,93	0,90	0,96	0,92	0,99	0,90
Смальта-11	P_z	250	500	1050	300	650	1050
	P_x	120	255	540	135	345	390
	P_y	75	165	375	75	240	270
	Р	287,27	585,02	1238,84	337,42	774,03	1152,17
K	0,94	0,87	0,87	0,58	0,95	0,92
Addinol	P_z	300	500	1000	200	600	1050
	P_x	120	210	480	135	375	420
	P_y	75	135	360	75	255	285
	Р	331,70	558,86	1166,19	252,69	752,10	1166,24
K	1,09	0,84	0,82	0,44	0,93	0,93
Росойл	P_z	250	500	1050	250	550	1000
	P_x	135	240	525	135	375	420
	P_y	75	150	360	75	240	270
	Р	293,85	574,54	1227,89	293,85	707,62	1117,72
K	0,96	0,86	0,86	0,51	0,87	0,89
Биосил С	P_z	300	550	1000	300	600	1100
	P_x	120	225	510	120	360	420
	P_y	75	150	360	90	255	285
	Р	331,70	612,88	1178,86	335,41	744,73	1211,46
K	1,09	0,92	0,83	0,58	0,92	0,97
Биосил М	P_z	250	550	1150	300	650	1050
	P_x	120	240	555	150	390	420
	P_y	75	150	405	90	270	300
	Р	287,27	618,55	1339,61	347,28	804,67	1170,00
K	0,94	0,92	0,94	0,60	0,99	0,94

Наиболее технологически эффективную СОЖ определяют по наименьшему значению коэффициента К при заданных режимах резания.

Анализ данной таблицы показывает, что при обработке стали 45 со скоростью резания V=35 м/мин наиболее эффективными марками СОЖ являются:

при подаче S=0,1 - Смальта 3*ЕР (К=0,93);

при подаче S=0,19 - Addinol (К=0,84);

при подаче S=0,38 - Blasocut 4000 (К=0,78).

При обработке стали 45 со скоростью резания V=57 м/мин наиболее эффективными марками СОЖ являются:

при подаче S=0,1 - Addinol (К=0,44);

при подаче S=0,19 - Росойл (К=0,87);

при подаче S=0,38 - Blasocut 2000 (К=0,89).

Заявляемый способ оценки технологической эффективности СОЖ позволяет значительно снизить трудоемкость и время исследования эффективности СОЖ при заданных режимах резания.

Способ оценки эффективности смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ), используемой при резании материала, отличающийся тем, что измеряют составляющие силы резания по трем координатам P_x, P_y, P_z при различных скоростях, подаче и глубине резания при кратковременном резании материала в течение 10-15 с с применением исследуемой СОЖ и без нее, рассчитывают результирующие силы резания Р_рез с СОЖ и без нее соответственно по формуле:
,
затем определяют коэффициент технологической эффективности исследуемой марки СОЖ по формуле:
К=Р_резСОЖ/Р_рез,
где Р_резСОЖ - результирующая сила резания, полученная с применением СОЖ, Н; Р_рез - результирующая сила резания, полученная без применения СОЖ, Н,
и определяют наиболее технологически эффективную СОЖ при заданных режимах резания по наименьшему из значений коэффициента К.

Изобретение относится к переносной ручной моторной цепной пиле. В корпусе пилы расположен узел привода для приведения в движение пильной цепи, перемещаемой вокруг направляющей шины.

Способ подачи смазочно-охлаждающих технологических средств // 2524877

Способ включает подачу СОТС и углеродных нанотрубок в зону контакта инструмента с обрабатываемым материалом посредством жидкого носителя. Для повышения стойкости при лезвийной обработке используют углеродные нанотрубки, имеющие в своем составе микродозы трибоактивных веществ.

Способ охлаждения и смазки режущих инструментов // 2524871

Изобретение относится к механической обработке металлов, в частности к способу охлаждения и смазки режущих инструментов посредством применения смазочно-охлаждающих технологических средств (СОТС) и компонентов.

Режущий инструмент (варианты) // 2524512

Режущий инструмент содержит режущую пластину, соединенную с охлаждающей пластиной, выполненной с отверстием для прохода хладагента. Для повышения стойкости режущей пластины передняя поверхность режущей кромки режущей пластины выполнена с выступами и пазами между ними, а охлаждающая пластина выполнена с лицевыми поверхностями, пазами и массивами лицевой поверхности ниже плоскости передней поверхности режущей кромки режущей пластины для соответственного соединения с выступами и пазами режущей пластины.

Косвенное охлаждение вращающегося режущего инструмента // 2522401

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при высокоскоростной обработке вращающимся инструментом титановых и других материалов с низкой теплопроводностью.

Система и способ удаления материала, система для образования пены и устройство для преобразования пены в жидкость // 2520815

Изобретение относится к области обработки деталей резанием и содержит режущий элемент, привод для приведения в действие режущего элемента, вал, присоединенный к приводу и режущему элементу, пенообразующий аппарат, предназначенный для образования и направления пены через вал к границе резки, вакуумный аппарат, включающий кольцо, проходящее вокруг вала, окружающее границы резки и имеющее множество радиальных и аксиальных всасывающих каналов, источник вакуума, соединенный с упомянутыми каналами и устройство для преобразования пены в жидкость, содержащее несколько трубок, предназначенных для преобразования пены в жидкость при прохождении пены через них.

Устройство для подачи смазочно-охлаждающей жидкости при безабразивной ультразвуковой финишной обработке внутренних поверхностей // 2496628

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при пластической деформации микронеровностей внутренней поверхности деталей с подачей смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) в зону обработки.

Устройство для подачи смазочно-охлаждающей жидкости при безабразивной ультразвуковой финишной обработке // 2490106

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для подачи смазочно-охлаждающей жидкости. .

Устройство охлаждения режущего инструмента // 2470757

Изобретение относится к области высокоскоростной обработки деталей на оборудовании с ЧПУ, в частности к системам охлаждения резцов передней и задней бабок. .

Металлорежущая система для эффективной подачи охлаждающей текучей среды // 2445189

Косвенное охлаждение режущего инструмента // 2539272

Режущий инструмент содержит режущий элемент в виде вставной режущей пластины, охлаждаемой косвенно с помощью теплообменника с микроканалами, который установлен у задней поверхности вставной режущей пластины. Теплообменник выполнен с внутренней камерой, в которую подают охлаждающую жидкость, такую как криогенная жидкость. Камера может содержать ребра для улучшения отвода тепла криогенной жидкостью от вставной режущей пластины. С внутренним пространством теплообменника соединены подающая и отводящая трубки для охлаждающей жидкости. Технический результат: снижение расхода криогенной жидкости. 16 з.п. ф-лы, 7 ил., 1 табл.

Держатель инструмента и металлорежущий станок // 2541243

Держатель инструмента позволяет эжектировать охладитель из положения поблизости от обрабатываемой части и подавать охладитель в требуемое место без необходимости предусмотрения отверстия для подачи смазочно-охлаждающей жидкости внутри инструмента. Держатель инструмента включает хвостовую часть, выполненную с возможностью удерживания основным валом станка, часть крепления инструмента, имеющую на своей торцевой поверхности отверстие для ввода, в которое вводят инструмент, крышку, имеющую трубчатую стенку, которая закрывает внешнюю периферию части крепления инструмента, и донную поверхность, которая закрывает торцевую поверхность части крепления инструмента, и ограничитель, который предотвращает вращение крышки вместе с частью крепления инструмента. На донной поверхности крышки предусмотрены сквозное отверстие, через которое проходит инструмент, и эжекционное отверстие, расположенное на периферии сквозного отверстия для эжектирования охладителя к инструменту. 7 н. и 9 з.п. ф-лы, 12 ил.

Способ токарной обработки детали // 2549818

Способ включает механическое воздействие на деталь резца в процессе их взаимного перемещения и подачу в зону резания озонированного воздуха под давлением посредством сопла, размещенного на расстоянии 10 мм от передней поверхности резца. При этом продольную ось сопла располагают в плоскости главной задней поверхности резца под углом 70-80° к его главной режущей кромке, а озонированный воздух подают непосредственно на главную режущую кромку резца. Технический результат: повышение износостойкости инструмента, производительности и качества обработки. 1 ил., 2 пр.

Способ подачи газообразных технологических сред в зону резания // 2562579

Способ включает ионизацию газового потока в коронном разряде. Для повышения стойкости режущего инструмента перед ионизацией поток среды с расходом от 50 до 100 л/мин пропускают через пористо-сетчатую перегородку регулярной структуры, выполненной с направленными порами с размерами от 0,2 до 1 мм.

Устройство подачи охлаждающей жидкости и электрическая буровая установка, содержащая такое устройство // 2563396

Группа изобретений относится к машиностроению и может быть использована при бурении отверстий в бетоне или камне с подачей охлаждающей жидкости в бурильную часть бура. Устройство для подачи охлаждающей жидкости присоединено к электрическому буровому инструменту и выполнено с возможностью подачи охлаждающей жидкости в бурильную часть на дальнем конце бура. Оно содержит первый фланцевый элемент и второй фланцевый элемент, расположенные на торсионном валу, имеющем общую ось с буром. Первый фланцевый элемент расположен со стороны бура, а второй - дальше от бура вдоль торсионного вала, выполнен с возможностью его поднятия и опускания и снабжен стопорным элементом. Между фланцевыми элементами образовано пространство для впрыскивания охлаждающей жидкости. Между первым фланцевым элементом и буром расположен подающий канал для охлаждающей жидкости для направления жидкости в пространство к буру. Обеспечивается качественное выполнение буровых работ в небольшом пространстве с использованием аккумуляторного бурового инструмента. 4 н. и 4 з.п. ф-лы, 11 ил.

Сквозное переходное устройство для смазочно-охлаждающей эмульсии для использования с инструментами станков с полым шпинделем // 2566233

Группа изобретений относится к машиностроению и может быть использована при обработке шлифовальными или другими инструментами на станах с полым шпинделем. Переходное устройство содержит входное отверстие в своей первой части для соединения с центральным проходом вала, по меньшей мере одно выходное отверстие во второй своей части, которая выступает в радиальном направлении за первую часть и предназначена для удерживания инструмента, соединительное средство для крепления переходного устройства и распределяющий текучую среду проход, соединяющий впускное отверстие по меньшей мере с одним выходным отверстием так, что смазочно-охлаждающая эмульсия подается к инструменту через по меньшей мере одно выходное отверстие переходного устройства. Улучшается подача смазочно-охлаждающей эмульсии к точкам контакта инструмента с деталью, увеличивается срок службы инструмента и обеспечивается возможность его автоматической смены. 6 н. и 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Штревель с внешней и внутренней подачей охладителя и станок с чпу, использующий такой штревель // 2583109

Изобретение относится к области станкостроения. Штревель для соединения инструментодержателя с цангой в шпинделе станка с ЧПУ содержит корпус для установки инструментодержателя, имеющий продольный проход для подачи охладителя, который имеет возможность соединения с полостью корпуса, уплотнительное кольцо, установленное между концом продольного прохода и упомянутой полостью, пружину, установленную в полости, и шарик, находящийся в контакте с пружиной. Шарик установлен с возможностью открывания или запирания конца продольного прохода в зависимости от режима внутренней или внешней подачи охладителя. Представлен станок с ЧПУ для механической обработки, в котором используется данный штревель. Использование изобретения позволяет повысить производительность за счет исключения переналадки оборудования. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 19 ил., 2 табл.

Режущий инструмент с внутренней системой подачи жидкости // 2615740

Режущий инструмент содержит внутреннюю систему подачи жидкости к режущему инструменту. Режущий инструмент содержит корпус инструмента и головку для подачи жидкости, присоединенную к корпусу посредством сплошного соединительного элемента с непрерывной наружной резьбой. Корпус инструмента содержит соединительный канал в корпусе, а головка содержит соединительный канал в головке, который сообщен с соединительным каналом в корпусе. По меньшей мере один из соединительного канала в корпусе или соединительного канала в головке содержит прерывистую по окружности внутреннюю резьбу, имеющую продольную ось резьбы и наружную, в радиальном направлении, границу резьбы. Указанный или каждый соединительный канал, содержащий внутреннюю резьбу, содержит проход в резьбе, продолжается вдоль оси резьбы. В аксиальном сечении внутренней резьбы проход в резьбе продолжается как внутри, так и снаружи наружной, в радиальном направлении, границы резьбы. Достигается упрощение изготовления. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 9 ил.