СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАДИАЛЬНОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ СИЛЫ РЕЗАНИЯ ПРИ ГЛУБИННОМ ПЛОСКОМ ШЛИФОВАНИИ ПЕРИФЕРИЕЙ КРУГА Российский патент 1997 года по МПК G01L5/13 

Изобретение относится к динамометрии и может быть использовано в системах автоматизированного проектирования операций глубинного плоского шлифования периферией круга и математических зависимостях для расчета стойкости шлифовального круга, шероховатости обработанной поверхности и т.д.

Известен способ определения осевой составляющей усилия резания при резьбонарезании, включающий замер усилий резания динамометром при прохождении по нарезанной резьбе инструментом, имеющим геометрические параметры, равные метчику до нарезки на нем резьбы /1/.

Недостатком данного способа является невысокая точность определения осевой составляющей усилия резания, так как не учитывается различие в кинематических схемах резьбонарезания метчиком и плашкой и не учитывается погрешность динамометра.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату является способ, реализуемый в устройстве для определения радиального усилия при плоском шлифовании с помощью образца, закрепленного на плите плоскошлифовального станка /2/.

Недостатком способа является низкая точность определения радиальной составляющей силы резания при шлифовании.

Изобретение решает задачу повышения точности определения радиальной составляющей силы резания при шлифовании за счет приближений условий эксперимента к условиям работы и расчета искомой силы через фактические параметры системы станок приспособление инструмент деталь (далее -система).

Это достигается тем, что в способе определения радиальной составляющей силы резания при глубинном плоском шлифовании периферией круга с помощью образца, закрепленного на плите плоскошлифовального станка, предварительно разделив образец по длине на три участка, шлифуют первый участок на минимальной скорости продольной подачи станка, второй участок шлифуют на скорости продольной подачи станка, соответствующей режиму обработки с заданной глубиной резания, после чего измеряют высоту образца на каждом из трех участков, а радиальную составляющую силы резания Р_у рассчитывают по следующей зависимости:

где: H₁, H₂, H₃ высота образца соответственно на первом, втором участках после шлифования и третьем нешлифованном участке;
j предварительно определяемая жесткость плоскошлифовального станка;
Д наружный диаметр шлифовального круга;
К_у угловой коэффициент, равный 57,3248^o.

Использование в качестве устройства для реализации способа плоскошлифовального станка приближает условия эксперимента к условиям работы, а определенная предварительно жесткость станка (1-я часть системы) упрощает расчет искомой силы. В качестве станочного приспособления используют магнитную плиту (2-я часть системы, рассматривается как абсолютно жесткая). Отсчет давления ведут между шлифовальным кругом (3-я часть системы, рассматривается как относительно жесткая) и шлифуемым образцом (4-я часть системы, рассматривается как абсолютно жесткая, так как лежит на магнитной плите), так как именно это давление зависит от радиальной составляющей силы резания. Радиальная составляющая силы резания зависит от режима обработки, в который входит скорость продольной подачи стола. Отследить изменение радиальной составляющей силы резания можно через изменение высоты шлифованного образца. Чтобы отделить одну высоту от другой, образец по длине делят на три участка. Минимальной скорости продольной подачи стола на первом участке соответствуют минимальная (близкая к нулю) радиальная составляющая силы резания и минимальная высота образца (так как отжатие шлифовального круга близко к нулю). С ростом скорости продольной подачи стола на втором участке увеличивается радиальная составляющая силы резания, а значит, увеличивается отжатие шлифовального круга, что приводит к увеличению высоты образца на этом участке. Величину радиальной составляющей силы резания на втором участке можно рассчитать через жесткость станка, величину обжатия шлифовального круга и косинус половины угла контакта шлифовального круга с образцом на втором участке. Величина вертикального отжатия круга на втором участке равна разности высот образца на втором и первом участке после шлифования. Для расчета косинуса половины угла контакта шлифовального круга с образцом на втором участке используют угловой коэффициент (57,3248^o), наружный диаметр шлифовального круга и разность между высотой образца на третьем нешлифованном и втором прошлифованном участках.

На чертеже дана схема деления образца на участки.

Способ осуществляют следующим образом.

Образец 1 шлифуют шлифовальным кругом 2 на плоскошлифовальном станке с предварительно экспериментально определенной жесткостью. Образец по длине делят на три участка. Настраивают шлифовальный круг на глубину резания, заданную в режиме обработки, и шлифуют первый участок на минимальной скорости продольной подачи, отрабатываемой станком. Второй участок шлифуют на скорости продольной подачи, заданной в режиме обработки, а третий участок не шлифуют. После этого замеряют высоту образца на каждом участке и рассчитывают составляющую силы резания при скорости продольной подачи, заданной в данном режиме обработки.

Например, образец с размерами 0,15•0,02•0,02 м (соответственно длина, ширина, высота), изготовленный из стали 45, шлифовали кругом марки 1 0,5•0,02•0,203 м (соответственно наружный диаметр, высота, внутренний диаметр) 25 А 10Н ВМ2 10К5 (ГОСТ 2424-83) на плоскошлифовальном станке модели ЛШ-220 с использованием 3-го содового раствора. Жесткость станка определяли при помощи специального устройства. Жесткость станка равна 31250000 н/м. Образец по длине разделили на три участка по 0,05 м. В заданный режим обработки входили: глубина резания, равная 0,001 м, скорость продольной подачи стола, равная 0,013332 м/с, ширина шлифования, равная 0,02 м, скорость шлифовального круга, равная 35 м/с. Первый участок шлифовали на минимальной скорости продольной подачи, равной 0,00033 м/с. Высота образца на первом участке после шлифования составила 0,019 м. Второй участок шлифовали на скорости продольной подачи, равной 0,006666 м/с. Высота образца на втором участке после шлифования составила 0,019008 м. Третий участок не шлифовали. Высота образца на третьем участке осталась равной 0,02 м. Половина угла контакта шлифовального круга с образцом на втором участке составила 2^o34'. Величина радиальной составляющей силы резания составила 250, 25Н. При тех же условиях шлифования радиальная составляющая силы резания, замеренная при помощи динамометра УДМ-600, усилителя ТА-5 и микроамперметра, составила 188Н.

Использование данного способа повысило точность определения радиальной составляющей силы резания на 25

Использование: в системах автоматизированного проектирования операций глубинного плоского шлифования периферией круга и для расчета стойкости шлифовального круга, шероховатости обработанной поверхности. Сущность изобретения: закрепленный на плите плоскошлифовального станка образец предварительно делят по длине на три участка, шлифуют первый участок на минимальной скорости продольной подачи станка, второй участок шлифуют на скорости продольной подачи станка, соответствующей режиму обработки с заданной глубиной резания, после чего измеряют высоту образца на каждом из трех участков и по математической зависимости рассчитывают радиальную составляющую силы резания Р_у:

где H₁, H₂, H₃ - высота образца соответственно на первом, втором участке после шлифования и на третьем нешлифованном участке; j - жесткость плоскошлифовального станка; Д - наружный диаметр шлифовального круга; К_у - угловой коэффициент, равный 57,3248^o. 1 ил.

Способ определения радиальной составляющей силы резания при глубинном плоском шлифовании периферией круга, осуществляемый с помощью образца, закрепленного на плите плоскошлифовального станка, отличающийся тем, что, предварительно разделив образец по длине на три участка с заданной глубиной резания, первый участок шлифуют на минимальной скорости продольной подачи плиты станка, второй участок шлифуют на скорости продольной подачи плиты станка, соответствующей режиму обработки, после чего измеряют высоту образца на каждом из трех участков, а радиальную составляющую силы резания P_y рассчитывают по следующей зависимости:

где H₁, H₂, H₃ высота образца соответственно на первом, втором участках после шлифования и третьем нешлифованном участке;
j предварительно определяемая жесткость плоскошлифовального станка;
D наружный диаметр шлифовального круга;
K_y угловой коэффициент, равный 57,3248.