СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2005 года по МПК G01N3/58 

Изобретение относится к области обработки металлов и сплавов резанием, преимущественно шлифованием, и может найти применение при определении режимов резания жаропрочных и труднообрабатываемых материалов как при изготовлении деталей, так и на всех этапах их эксплуатации, а также для определения сопротивления усталости материала.

Известен способ определения режимов шлифования, согласно которому образцы из одного сплава шлифуют при заданных параметрах обработки, на основе анализа полученных характеристик строят график зависимости скорости вращения детали от глубины резания для каждого из заданных параметров и назначают режимы резания. /Е.Н.Маслов. Теория шлифования материалов. М.: Машиностроение, 1974. С.292-295/.

Недостатком известного способа является большая трудоемкость определения режимов резания, т.к. при изменении технологии изготовления детали требуется повторять все вышеперечисленные операции, а большое число переменных параметров, влияющих на сложный процесс резания и не учитываемое при определении режимов резания, не позволяет произвести точный расчет режимов резания.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является способ определения режимов резания, по которому при заданном значении глубины резания проводят несколько опытов для образцов из одного сплава, одновременно замеряя тангенциальную составляющую силы резания и температуру в зоне обработки при широком изменении скорости детали, определяют по формулам значения энергетического критерия А и критерия Пекле Ре, строят график зависимости Ре=f(A) и затем определяют режимы резания для изготовления деталей из данного сплава. /Силин С.С. Метод теории подобия. - М.: Машиностроение, 1976. С.105-107/.

Недостатком данного способа является высокая трудоемкость определения режимов резания, т.к. при изменении технологии изготовления детали требуется повторять все вышеуказанные измерения для каждого образца.

Техническим результатом предлагаемого технического решения является снижение трудоемкости определения режимов резания, обеспечивающих требуемое сопротивление усталости.

Сущность технического решения заключается в том, что в способе определения режимов резания, включающем обработку детали резанием при заданном значении глубины резания, измерение тангенциальной составляющей силы резания и температуры в зоне резания при изменении скорости детали, определение значений энергетического критерия А и критерия Пекле Ре, построение графика зависимости Ре=f(A), деталь дополнительно подвергают рентгеноструктурному анализу, определяют полуширину дифракционного максимума кристаллической решетки В, проводят усталостные испытания, строят графики зависимостей полуширины дифракционного максимума кристаллической решетки В от энергетического критерия А и сопротивления усталости σ_-1, или по результатам рентгеноструктурного анализа определяют смещение дифракционного максимума кристаллической решетки σ_ост, или для деталей из дисперсионно-твердеющих сплавов раздвоение дифракционного максимума кристаллической решетки Δа.

Введение в способ определения режимов резания дополнительно рентгеноструктурного анализа и усталостных испытаний позволяет, при изменении технологических параметров обработки, для определения режимов резания деталей из одного сплава не проводить повторно рентгеноструктурный анализ и усталостные испытания для каждой детали, а использовать полученные графические зависимости, что существенно уменьшает трудоемкость работы при определении режимов резания, обеспечивающих требуемое сопротивление усталости.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен график зависимости Ре=f(A); на фиг.2 - дифракционная картина; на фиг.3 - график зависимости В=f(A); на фиг.4 - график зависимости B=f(σ_-1).

Способ осуществляют следующим образом. Берут образец из комплекта деталей из одного сплава, обрабатывают резанием при заданном значении глубины резания, одновременно замеряя тангенциальную составляющую силы резания и температуру в зоне обработки при широком изменении скорости детали, определяют по формулам значения энергетического критерия А и критерия Пекле Ре.

где b - ширина шлифования, м;

λ - коэффициент теплопроводности обрабатываемого материала, Дж/м·с град;

Θ_m - температура шлифования, °С

V_k - скорость вращения круга, м/с;

P_z - тангенциальная составляющая силы резания, Н.

где V_д - скорость детали, м/с;

t - глубина шлифования, м;

а - коэффициент температуропроводности обрабатываемого материала, м²/с.

Строят график зависимости Pe=f(A) (фиг.1), затем образец дополнительно подвергают рентгеноструктурному анализу, получают дифракционную картину, по которой определяют полуширину дифракционного максимума кристаллической решетки В (фиг.2), проводят усталостные испытания и строят графики зависимостей полуширины дифракционного максимума кристаллической решетки В от энергетического критерия А, В=f(A) (фиг.3) и от сопротивления усталости σ_-1 B=(σ_-1) (фиг.4).

Пример 1.

Деталь из сплава ЖС6УВИ обрабатывают на плоскошлифовальном станке для глубинного шлифования мод. ЛШ-220 шлифовальными кругами 24А10ПВМ112К5, при скорости круга V_k=35 м/с; глубине шлифования t=1,5 мм, с использованием СОТС, содержащего раствор «Аквол-2» - 12%; скорость детали V_д изменяют от 20 до 200 мм/мин.

Затем деталь подвергают рентгеноструктурному анализу, по результатам которого определяют полуширину дифракционного максимума кристаллической решетки В, позволяющую оценить искажение кристаллической решетки сплава ЖС6УВИ после шлифования. Для этого каждый образец поочередно устанавливают на оптическую ось гониометра рентгенодифрактометра и сканируют относительно рентгеновского луча. Анализ образцов проводят на рентгенодифрактометре «Дрон-2» в медном К_α-излучении монохроматизированном монокристаллом графита. Запись изменения ведут в дискретном режиме с шагом сканирования 0,1°.

Усталостные испытания проводят на базе 10 миллионов циклов знакопеременных нагрузок с плавным увеличением их значения на образцы с доведением их до разрушения. Сопротивление усталости σ_-1 определяют на образце, доведенном до состояния предразрушения. Строят графические зависимости (фиг.1-4).

Изменяют параметры обработки для серии деталей из одного материала. Задают требуемую величину сопротивления усталости σ_-1, по графику (фиг.4) определяют полуширину дифракционного максимума кристаллической решетки В, по величине которой (фиг.3) определяют соответствующее значение энергетического критерия А, а по нему (фиг.1) - значение критерия Пекле Ре, по которому определяют режимы резания.

Пример 2.

Способ осуществляют аналогично по примеру 1, только по результатам рентгеноструктурного анализа определяют смещение дифракционного максимума кристаллической решетки σ_ост или для деталей из дисперсионно-твердеющих сплавов раздвоение дифракционного максимума кристаллической решетки Δа.

Таким образом, предложенный способ позволяет существенно уменьшить трудоемкость работы при определении режимов резания, которые обеспечивают качество деталей, соответствующее требуемому сопротивлению усталости выбранного материала.

Способ позволяет также осуществлять эксплуатационный контроль за режимами изготовления деталей конструкций и агрегатов на любых этапах их эксплуатации, включая предразрушение и разрушение. Это дает возможность предъявить претензии изготовителю о том, что режимы резания при изготовлении данной детали не обеспечивали требуемое сопротивление усталости, в результате чего произошло ее разрушение или износ, и на основе полученных графических зависимостей произвести корректировку режимов резания при ее изготовлении.

Группа изобретений относится к области обработки металлов и сплавов резанием, в частности служит для определения режимов резания и сопротивления усталости материала. Способ включает в себя: обработку деталей резанием при заданном значении глубины резания, измерение тангенциальной составляющей силы резания и температуры в зоне резания при изменении скорости детали, определение значений энергетического критерия А и критерия Пекле Ре, построение графика зависимости Ре=f(A). При этом деталь дополнительно подвергают рентгеноструктурному анализу, определяют полуширину дифракционного максимума кристаллической решетки В, проводят усталостные испытания, строят графики зависимостей полуширины дифракционного максимума кристаллической решетки В от энергетического критерия А и сопротивления усталости σ_-1 материала детали. При этом при изменении параметров обработки для серии деталей из одного материала задают требуемую величину сопротивления усталости σ_-1 по построенному графику зависимости полуширины дифракционного максимума кристаллической решетки В от сопротивления усталости σ_-1 и определяют полуширину дифракционного максимума кристаллической решетки В, по величине которой на графике зависимости полуширины дифракционного максимума кристаллической решетки В от энергетического критерия А определяют соответствующее значение энергетического критерия А, а по нему на графике зависимости критерия Пекле Ре от энергетического критерия А - значение критерия Пекле Ре, по которому определяют режимы резания. Как вариант, по результатам рентгеноструктурного анализа определяют либо смещение дифракционного максимума кристаллической решетки σ_ост, либо для деталей из дисперсионно-твердеющих сплавов определяют раздвоение дифракционного максимума кристаллической решетки Δа. При этом все операции способов проводят аналогично операциям предыдущего. Технический результат - снижение трудоемкости определения режимов резания, обеспечивающих требуемое сопротивление усталости. 3 н.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ определения режимов резания, обеспечивающих требуемое сопротивление усталости материала детали, включающий обработку деталей резанием при заданном значении глубины резания, измерение тангенциальной составляющей силы резания и температуры в зоне резания при изменении скорости детали, определение значений энергетического критерия А и критерия Пекле Ре, построение графика зависимости Ре=f(A), отличающийся тем, что деталь дополнительно подвергают рентгеноструктурному анализу, определяют полуширину дифракционного максимума кристаллической решетки В, проводят усталостные испытания, строят графики зависимостей полуширины дифракционного максимума кристаллической решетки В от энергетического критерия А и сопротивления усталости σ_-1 материала детали, при этом при изменении параметров обработки для серии деталей из одного материала задают требуемую величину сопротивления усталости σ_-1 по построенному графику зависимости полуширины дифракционного максимума кристаллической решетки В от сопротивления усталости σ_-1, определяют полуширину дифракционного максимума кристаллической решетки В, по величине которой на графике зависимости полуширины дифракционного максимума кристаллической решетки В от энергетического критерия А определяют соответствующее значение энергетического критерия А, а по нему на графике зависимости критерия Пекле Ре от энергетического критерия А - значение критерия Пекле Ре, по которому определяют режимы резания.2. Способ определения режимов резания, обеспечивающих требуемое сопротивление усталости материала детали, включающий обработку деталей резанием при заданном значении глубины резания, измерение тангенциальной составляющей силы резания и температуры в зоне резания при изменении скорости детали, определение значений энергетического критерия А и критерия Пекле Ре, построение графика зависимости Ре=f(A), отличающийся тем, что деталь дополнительно подвергают рентгеноструктурному анализу, определяют для деталей из дисперсионно-твердеющих сплавов раздвоение дифракционного максимума кристаллической решетки Δа, проводят усталостные испытания, строят графики зависимостей раздвоения дифракционного максимума кристаллической решетки Δа от энергетического критерия А и сопротивления усталости σ_-1 материала детали, при этом при изменении параметров обработки для серии деталей из одного материала задают требуемую величину сопротивления усталости σ_-1 по построенному графику зависимости раздвоения дифракционного максимума кристаллической решетки Δа от сопротивления усталости σ_-1 и определяют раздвоение дифракционного максимума кристаллической решетки Δа, по величине которой на графике зависимости раздвоения дифракционного максимума кристаллической решетки Δа от энергетического критерия А определяют соответствующее значение энергетического критерия А, а по нему на графике зависимости критерия Пекле Ре от энергетического критерия А - значение критерия Пекле Ре, по которому определяют режимы резания.3. Способ определения режимов резания, обеспечивающих требуемое сопротивление усталости материала детали, включающий обработку деталей резанием при заданном значении глубины резания, измерение тангенциальной составляющей силы резания и температуры в зоне резания при изменении скорости детали, определение значений энергетического критерия А и критерия Пекле Ре, построение графика зависимости Ре=f(A), отличающийся тем, что деталь дополнительно подвергают рентгеноструктурному анализу, определяют смещение дифракционного максимума кристаллической решетки σ_ост, проводят усталостные испытания, строят графики зависимостей смещения дифракционного максимума кристаллической решетки σ_ост от энергетического критерия А и сопротивления усталости σ_-1 материала детали, при этом при изменении параметров обработки для серии деталей из одного материала задают требуемую величину сопротивления усталости σ_-1 по построенному графику зависимости смещения дифракционного максимума кристаллической решетки σ_ост от сопротивления усталости σ_-1 и определяют смещение дифракционного максимума кристаллической решетки σ_ост, по величине которой на графике зависимости смещения дифракционного максимума кристаллической решетки σ_ост от энергетического критерия А определяют соответствующее значение энергетического критерия А, а по нему на графике зависимости критерия Пекле Ре от энергетического критерия А - значение критерия Пекле Ре, по которому определяют режимы резания.