Способ настройки токарного станка для точения детали Российский патент 2024 года по МПК B23B25/06 

Изобретение относится к металлообработке и может быть использовано для точения цилиндрических деталей в крупносерийном и массовом производстве.

Известен способ настройки металлорежущих станков с раздельными приводами главного движения и подачи, включающий выбор эталонного резца, измерение его ЭДС, выравнивание за счёт режимов резания ЭДС рабочего резца в процессе резания, при этом начальные режимы резания устанавливают по инструменту со средними режущими способностями в качестве эталона и увеличивают подачу при снижении ЭДС рабочего резца и уменьшают скорость резания при увеличении ЭДС. (Авт. св-во СССР 831383, B23B25/06, дата публ. 23.05.1981 г).

Способ позволяет улучшить стабильность стойкости рабочего резца, но не гарантирует выполнение диаметра детали в пределах допуска при данной длине обработки, так как этот параметр не контролируется в процессе резания.

Известен способ настройки токарного станка для точения детали, включающий выбор эталонного резца со средней режущей стойкостью, установление эталонного режима резания при точении детали этим резцом и последующую обработку партии деталей рабочими резцами на указанном режиме резания с возможностью его изменения, при этом в качестве эталонной выбирают наибольшую скорость резания при обеспечении заданной длины обработки и диаметра детали в пределах допуска, а полученный профиль детали используют как эталон при точении рабочими резцами партии деталей, у которых в процессе точения измеряют диаметр, и в случае его отклонения изменяют скорость резания. (Патент РФ 2707308, B23B25/06, дата публ. 26.11.2019).

При точении происходит износ резца, и диаметр детали увеличивается. Зависимость интенсивности износа от скорости резания по данным исследований (А. Д. Макаров Оптимизация процессов резания. М, Машиностроение , 1976 г., рис. 38 стр. 68, рис. 39 стр.69, рис. 49 – 51 стр. 72) представлена на фиг. 1.

Из приведённой зависимости следует, что изменение скорости резания от наибольшей v_max в сторону уменьшения для снижения износа резца можно производить только до скорости v₀, так как при её последующем снижении интенсивность износа возрастает.

В процессе точения с изменением скорости резания может возникнуть ситуация на конечном участке обработки детали, когда скорость резания примет значение, обеспечивающее минимальную интенсивность износа резца, а диаметральный размер равен эталонному значению или больше него (но в пределах допуска).

Дальнейшая обработка даже с этой скоростью не гарантирует выполнение диаметрального размера в пределах допуска. (Например, при совокупности: низкой режущей способности резца с твердостью материала детали, находящейся на верхнем пределе, малой величине допуска материала детали, и когда оставшаяся величина допуска диаметра на конечную часть длины обработки меньше или равна износу резца в направлении, перпендикулярном оси детали).

Техническим результатом изобретения является повышение надёжности обеспечения при точении диаметра детали в пределах допуска при заданной длине обработки.

Технический результат достигается тем, что в способе настройки токарного станка для точения детали, включающем выбор эталонного резца со средней режущей способностью, установление эталонного режима резания при точении детали этим резцом и последующую обработку партии деталей рабочими резцами на указанном режиме резания с возможностью его изменения, при этом в качестве эталонной выбирают наибольшую скорость резания при обеспечении заданной длины обработки и диаметра детали в пределах их допуска, а полученный профиль детали используют как эталон при точении рабочими резцами партии деталей, у которых в процессе точения измеряют диаметр, и в случае его отклонения изменяют скорость резания, при этом изменение скорости резания ограничивают величиной, при достижении которой интенсивность износа резца принимает минимальное значение, выбирают отрезок от начала длины обработки, после проточки которого при дальнейшем точении в случае получения диаметрального размера, равного эталонному, и скорости резания, обеспечивающей минимальную интенсивность износа резца, точение до конца обработки для компенсации износа резца производят с его перемещением перпендикулярно оси детали.

От уже известных, этот способ отличается тем, что изменение скорости резания ограничивают величиной, при достижении которой интенсивность износа резца принимает минимальное значение, выбирают отрезок от начала длины обработки, после проточки которого при дальнейшем точении в случае получения диаметрального размера, равного эталонному, и скорости резания, обеспечивающей минимальную интенсивность износа резца, точение до конца обработки для компенсации износа резца производят с его перемещением перпендикулярно оси детали.

Новым является то, что изменение скорости резания ограничивают величиной, при достижении которой интенсивность износа резца принимает минимальное значение, выбирают отрезок от начала длины обработки, после проточки которого при дальнейшем точении в случае получения диаметрального размера, равного эталонному, и скорости резания, обеспечивающей минимальную интенсивность износа резца, точение до конца обработки для компенсации износа резца производят с его перемещением перпендикулярно оси детали.

Способ поясняется фигурами, где:

На фиг.1 представлена зависимость интенсивности износа от скорости резания по данным исследований

На фиг. 2 представлена схема реализации предложенного способа с использованием устройства для дискретного изменения скорости резания и перемещения резца перпендикулярно оси детали, где обозначены: 1 – двигатель главного движения и подачи; 2 – патрон; 3 – деталь; 4 – суппорт; 5 – датчик; 6 – задний центр; 7 – выключатель; 8 – устройство сравнения; 9 – линейка; 10 – выключатель; 11 – кронштейн; 12 – резец; 13 – регулятор частоты вращения двигателя; 14 – регулятор перемещения резца; 15 – механизм перемещения резца перпендикулярно оси детали.

На фиг. 3 изображены зависимости диаметра детали и амплитуды сигнала датчика от длины обработки.

Способ выполняют в следующем порядке.

Выбирают эталонный резец и эталонный (начальный) режим резания и скорость резания, обеспечивающую минимальную интенсивность износа резца, для чего используют твердосплавные резцы со средней режущей способностью, устанавливают на станке подачу S в зависимости от вида обработки (предварительная, окончательная) и глубину резания. На станке или вне его закрепляют линейку 9 длиной L, соответствующую длине обработки. Через определённые расстояния на линейке 9 вдоль длины L закрепляют выключатели 10, срабатывающие при воздействии на них кронштейна 11, соединённого с суппортом 4, при движении последнего с подачей S.

Закрепляют на суппорте 4 устройство перемещения резца 15 с резцом 12, включают устройство сравнения 8 и выключают подачу сигнала с устройства сравнения 8 на регулятор регулирования частоты вращения двигателя 13 выключателем 7. Регулятор перемещения резца в направлении, перпендикулярном оси детали тоже выключен.

Устанавливают на суппорте 4 датчик измерения диаметра 5.

Обрабатывают деталь 3 с выбранной скоростью резания и геометрическими параметрами резца 12. Кронштейн 11, воздействуя на выключатели 10, последовательно включает датчик 5, который посылает сигнал в запоминающий блок устройства сравнения 8. После окончания обработки измеряют диаметр детали 3 в сечениях, соответствующих расстояниям зафиксированным на линейке 9 и строят зависимости диаметра Д детали 3 и амплитуды сигнала И от длины обработки L. Измеряют износ резца в направлении, перпендикулярном оси детали.

Испытывают остальные резцы при таких же параметрах обработки и геометрии режущей части, за исключением скорости резания, которую увеличивают и уменьшают от значения, взятого при первом опыте.

Резец и режимы резания, обеспечивающие заданную длину обработки L и диаметр детали в пределах допуска при наибольшей скорости резания, а также соответствующая зависимость амплитуды сигнала датчика от длины обработки будут являться эталонными, при этом выбранная зависимость диаметра детали от длины обработки не должна содержать участок его резкого увеличения в конце точения, характеризующий начало катастрофического износа резца. Упомянутую зависимость амплитуды сигнала датчика от длины обработки оставляют в устройстве сравнения 8, а остальные аннулируют.

Из проведённых опытов выбирают скорость резания, обеспечивающую минимальную интенсивность износа резца V₀ и вводят её значение в устройство сравнения для ограничения диапазона регулирования. На эталонной зависимости диаметра детали от длины обработки выбирают отрезок f от начала обработки (показан на фиг. 3), на котором её выполняют только с изменением скорости резания, и вводят в устройство сравнения. Выключателем 7 подключают устройство сравнения к регулятору частоты вращения двигателя 13 и производят точение партии деталей рабочими резцами. Датчик 5 (например, индуктивный) при его включении последовательно измеряет диаметр детали Д_и выделяет сигнал, который сравнивается в устройстве сравнения с эталонным, и в случае его отклонения выделяется сигнал положительной или отрицательной полярности, поступающий на регулятор частоты вращения двигателя 13, увеличивающий или уменьшающий её, вследствие чего изменяется скорость резания детали, в диапазоне от максимальной V_max до обеспечивающей минимальную интенсивность износа резца V₀ (Фиг. 1).

В процессе точения детали за пределом выбранного отрезка f обработки, при значении скорости резания, обеспечивающей минимальную интенсивность износа резца и величине диаметрального размера, равного эталонному и соответственно эталонному значению сигнала датчика устройство сравнения переключается с точения с изменением скорости резания на точение с перемещением резца перпендикулярно оси детали для уменьшения интенсивности износа резца.

Регулятор частоты вращения двигателя 13 отключается, и подключается регулятор перемещения резца 14, который при увеличении диаметра и соответственно сигнала датчика 5 воздействует на механизм перемещения резца 15, перемещающий резец перпендикулярно оси детали, в результате чего уменьшается диаметр детали и соответственно сигнал датчика 5, и точение до конца обработки L происходит при скорости резания, обеспечивающей минимальную интенсивность износа резца V_0.

Если на участке обработки за пределом выбранного отрезка f скорость резания при любой длине обработки не принимает значение, при котором обеспечивается минимальная интенсивность износа при диаметральном размере, равном эталонному, то точение детали до конца длины обработки L производится с изменением скорости резания.

Таким образом, повышается надёжность обеспечения диаметрального размера детали в пределах допуска при заданной длине обработки детали.

Изобретение относится к металлообработке и может быть использовано для точения цилиндрических деталей в крупносерийном и массовом производстве. Способ настройки токарного станка для точения детали включает выбор эталонного резца со средней режущей способностью, установление эталонного режима резания при точении детали этим резцом и последующую обработку партии деталей рабочими резцами на указанном режиме резания с возможностью его изменения. В качестве эталонной выбирают наибольшую скорость резания при обеспечении заданной длины обработки и диаметра детали в пределах их допуска. Полученный профиль детали используют как эталон при точении рабочими резцами партии деталей, у которых в процессе точения измеряют диаметр. В случае отклонения диаметра изменяют скорость резания, при этом изменение скорости резания ограничивают величиной, при достижении которой интенсивность износа резца принимает минимальное значение, выбирают отрезок от начала длины обработки, после проточки которого при дальнейшем точении в случае получения диаметрального размера, равного эталонному, и скорости резания, обеспечивающей минимальную интенсивность износа резца. Точение до конца обработки для компенсации износа резца производят с его перемещением перпендикулярно оси детали. Обеспечивается повышение надёжности обеспечения при точении диаметра детали в пределах допуска при заданной длине обработки. 3 ил.

Способ настройки токарного станка для точения детали, включающий выбор эталонного резца со средней режущей способностью, установление эталонного режима резания при точении детали этим резцом и последующую обработку партии деталей рабочими резцами на указанном режиме резания с возможностью его изменения, при этом в качестве эталонной выбирают наибольшую скорость резания при обеспечении заданной длины обработки и диаметра детали в пределах их допуска, а полученный профиль детали используют как эталон при точении рабочими резцами партии деталей, у которых в процессе точения измеряют диаметр, и в случае его отклонения изменяют скорость резания, отличающийся тем, что изменение скорости резания ограничивают величиной, при достижении которой интенсивность износа резца принимает минимальное значение, выбирают отрезок от начала длины обработки, после проточки которого при дальнейшем точении в случае получения диаметрального размера, равного эталонному, и скорости резания, обеспечивающей минимальную интенсивность износа резца, точение до конца обработки для компенсации износа резца производят с его перемещением перпендикулярно оси детали.