СПОСОБ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ЖИДКОСТИ (СОЖ), ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ПРИ РЕЗАНИИ МАТЕРИАЛА Российский патент 2014 года по МПК B23Q11/10 

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

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.

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.

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.

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.

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.