СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ОБРАБОТКОЙ НЕЖЕСТКИХ ВАЛОВ НА ТОКАРНОМ СТАНКЕ Российский патент 1994 года по МПК B23Q15/00 

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано при управлении обработкой нежестких валов на токарном станке.

Известен способ поднастройки системы, согласно которому обрабатываемой детали задают вращательное движение и движение подачи инструменту и прилагают к детали растягивающее усилие с заданной частотой и амплитудой.

Этот способ не учитывает влияние на прочность заготовки многоцикловых нагрузок растягивающего усилия, при осуществлении способа значительна доля работы на пластическое деформирование и разрушение, что снижает точность обработки.

Цель изобретения - повышение точности обработки за счет уменьшения доли работы на пластическое деформирование и разрушение.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе управления обработкой нежестких валов на токарном станке, по которому обрабатываемой детали задают вращательное движение и движение подачи инструменту и прилагают к детали растягивающее усилие с заданной частотой и амплитудой, с частотой не более частоты вынужденных колебаний инструмента и с амплитудой не больше упругой величины при растяжении.

На чертеже приведена блок-схема системы для реализации способа.

Система содержит обрабатываемую нежесткую деталь 1, закрепленную в патроне 2 передней бабки, механизм 3 зажима, вибраторы 4 и 6, установленные соответственно на задней бабке и суппорте станка, режущий инструмент 7 и блок 5 управления (микроЭВМ), подключенный к системе ЧПУ 8. С блоком управления 5 соединены вибраторы 4 и 6 и вход ЧПУ 8.

Способ осуществляют следующим образом.

Предварительно деталь 1 устанавливают в патроне 2 передней бабки станка и зажимают ее. Второй конец детали 1, обращенный к задней бабке, зажимают в механизме 3 с вибратором 4.

В соответствии с блок-схемой блок управления 5 запускает программу управления и включает вибратор 6, который сообщает инструменту 7 вынужденные колебания заданных частоты f (например 18. . . 30 кГц) и амплитуды а_z (например а_z ≥12,5 V_окр Т ˙10^-3 мк), где V_окр - значение линейной скорости обрабатываемой поверхности, м/мин. ; Т - период вынужденных колебаний инструмента в направлении главного движения резания, с.

Выбор диапазона частот инструмента обусловлен тем, что обработку осуществляют вне критического частотного диапазона станка, его элементов. Это позволяет обрабатывать детали малой жесткости, в том числе и тонкостенные (с толщиной стенок 0,2. . . 0,4 мм).

Выбор амплитуды колебаний инструмента обусловлен условием устойчивости процесса резания.

Одновременно блок управления 5 включает вибратор 4 механизма 3, который сообщает детали 1 в направлении осевой составляющей силы резания колебания с частотой не более частоты вынужденных колебаний инструмента и с амплитудой, не большей величины упругой деформации при растяжении.

Ограничение амплитуды обусловлено областью справедливости закона Гука и определяется выражением
a_x ≅ L ˙10^-3, при этом 0,5S≅ a_x ≅ S, где а_х - принятое значение амплитуды вынужденных колебаний детали по длине обработки, мм;
L - длина обрабатываемой детали, мм;
S - подача, мм/об.

После приведения в состояние колебаний инструмента 7 и детали 1 система ЧПУ 8 запускает программу обработки на станке. На очередной заготовке цикл обработки повторяют.

Пример технологии обработки и управления.

Обрабатывают деталь L = 450 мм, диаметром D = 20 мм.

Режимы резания:
скорость обрабатываемой поверхности V_окр = 20 м/мин;
глубина резания t = 0,25-0,75 мм;
подача S = 0,1 мм/об. ;
период вынужденных колебаний инструмента и детали Т = 50 ˙10^-6с.

Резец проходной, твердосплавная пластина Т15К6.

Обрабатываемый материал:
сталь нормализованная, круг
Расчетные величины:
значение амплитуды вынужденных колебаний инструмента а_z = 12,5 мк;
значение амплитуды вынужденных колебаний детали а_х = 80 мк.

Импульсное приложение растягивающего усилия и усилия резания приводит к изменению агрегатного состояния материала, к сближению во времени момента страгивания и наступления пластической неустойчивости в зоне резания, когда запас пластичности уменьшается в пределах справедливости закона Гука при деформации, в результате жесткость заготовки возрастает в 5-6 тыс. раз, упругие перемещения уменьшаются в 50-55 тыс. раз с уменьшением составляющей силы резания в 8-9 раз, при этом точность обработки приближается к теоретическому значению. (56) Авторское свидетельство СССР N 1065092, кл. В 23 В 25/06, 1984.

Использование: в станкостроении, при управлении обработкой нежестких валов. Сущность изобретения: при обработке на токарном станке задают вращательное движение обрабатываемой детали. Задают движение подачи инструменту. К обрабатываемой детали прилагают растягивающее усилие с частотой не более частоты вынужденных колебаний инструмента и с амплитудой не больше упругой величины при растяжении. Это достигается выбором диапазона частот колебаний инструмента и детали так, чтобы обработка осуществлялась вне критического диапазона станка, его элементов. Выбор амплитуды колебаний инструмента обеспечивает устойчивость системы, а амплитуды растягивающего усилия - изменение агрегатного состояния обрабатываемого материала. 1 ил.

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ОБРАБОТКОЙ НЕЖЕСТКИХ ВАЛОВ НА ТОКАРНОМ СТАНКЕ , по котоpому задают вpащательное движение обpабатываемой детали и движение подачи - инстpументу и пpикладывают к детали pастягивающее усилие с заданной частотой и амплитудой, отличающийся тем, что pастягивающее усилие пpикладывают с частотой не более частоты вынужденных колебаний инстpумента и с амплитудой, не большей величины упpугой дефоpмации пpи pастяжении.