Способ определения оптимальной скорости резания Советский патент 1992 года по МПК B23B1/00 

Изобретение относится к механической обработке материаллв пезаийным инструментом.

Известен способ определения оптимальной скорости резания, основанный на проведении испытаний методом одно- и многофакторного экспериментов.

Недостатком способа является большая трудоемкость и сложность математической обработки результатов испытаний.

Широкое распространение получили различные покрытия, тем или иным способами наносимые на рабочие поверхности

изделий.

Однако процессы нанесения покрытий характеризуются сравнительно высокой себестоимостью, поэтому проведение длительных испытаний этим способом для определения оптимальной скорости резания при их обработке не всегда представляется возможным.

Для обработки покрытий рекомендуется применять инструменты из поликристаллических сверхтвердых материалов (ПСТМ),

расходование которых на проведение длительных исследований экономически нецелесообразно из-за их дороговизны

Определение оптимальной скорости резания данным способом при обработке заготовок с покрытием сопряжено с большим расходом дорогостоящего обрабатываемого материала

Известен способ определения оптимальной скорости резания по предварительно выбранному исходному параметру процесса резания - длине участка упрочнения передней поверхности инструмента. Этот способ позволяет определять оптимальную скорость резания при обработке материалов с различными физико-механическими характеристиками.

Однако он неприменим при обработке инструментами из ПСТМ, так как в этом случае затруднительно определять длину участка упрочнения на перэдней поверхности.

Известен способ определения опти- мгльной скорости резания по усадке стружки.

Но его нельзя применять при обработке заготовок с покрытием, так как из-за элесл

С

со

ЧЭ

ел

ментного характера стружки трудно определять ее усадку.

Известен способ определения оптимальной скорости резания при помощи внутреннего сопротивления естественной пары резец деталь.

Но он неприменим в случае обработки токонепроводящими инструментами (например, при обработке инструментами из ПСТМ киборита).

Оптимальную скорость резания можно определять при помощи шероховатости обработанной поверхности.

Но при обработке заготовок с покрытием затруднительно определять шероховатость (из-за влияния пористости).

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ определения оптимальной скорости резания по изменению отношения среднего абсолютного отклонения фактических площадей сечений микронеровностей обработанной поверхности от их номинальной величины к скорости резания. Так как за исходный параметр принято изменение отношения среднего абсолютного отклонения фактических площадей сечений микронеровностей обработанной поверхности от их номинальной величины к скорости резания, область применения способа значительно расширяется, его можно использовать для определения оптимальной скорости резания при обработке различных материалов токонепроводящими инструментами, в том числе инструментами из ПСТМ.

Однако применение его при обработке заготовок с покрытием, например, инструментами из ПСТМ, является трудоемким, ведет к увеличению расхода материалов покрытий для исследуемых заготовок, так как износостойкость ПСТМ сравнительно высока и изменения в шероховатости обработан- ной поверхности можно будет зафиксировать только после обработки значительной площади поверхности. Кроме того, относительно более высокая износостойкость заготовок с покрытием объясняется в значительной мере их пористостью. При измерении шероховатости обработанной поверхности на базовой длине измерения могут быть расположены поры, что приводит к искажению результатов измерений и снижает точность определения оптимальной скорости резания. .

Целью изобретения является сокращение трудоемкости и повышение качества при резании заготовок с покрытием. После механической обработки, в результате пластической деформации, пористость обработанной поверхности по сравнению с исходной, полученной в процессе нанесения покрытия, уменьшается, а это ведет к ухудшению износостойкости. Исходя из

5 эксплуатационных качеств обработанных поверхностей покрытий, нужно добиваться минимального изменения пористости в процессе механической обработки.

Поставленная цель достигается тем. что

0 в качестве исходного параметра процесса резания принимается наименьшая разница пористости исходной и обработанной поверхностей. Применение разницы пористости в качестве исходного параметра при

5 определении оптимальной скорости резания объясняется тем, что пористость является показателем износостойких свойств поверхности покрытия и изменение пористости при обработке влияет на его эксплу0 атационные свойства. Способ основан на том, что наименьшему изменению пористости покрытия соответствует оптимальная скорость резания для данного обрабатываемого материала.

5 На фиг. 1 представлен график зависимости разницы пористости исходной и обработанной поверхностей покрытия П от скорости резания V; на фиг. 2 - схема закрытия пор в результате механической обработ0 ки; на фиг. 3 - заготовка с покрытием; на фиг. 4-образец для проведения испытаний. Характер зависимости изменения пористости от скорости резания обьясняется следующими причинами. При повышении

5 скорости резания в связи с уменьшением сил резания, что ведет к уменьшению пластической деформации в зоне обработки, пористость будет уменьшаться менее интенсивно, следовательно, будет уменьшать0 ся разница пористости исходной и обработанной поверхностей ДП.

В то же время процесс изменения пористости является достаточно сложным комплексным явлением, определяемым не

5 только силовым фактором, но и тепловым. После достижения определенной величины температуры в зоне обработки улучшаются пластические свойства обрабатываемого материала покрытия. Нагрев до температу50 ры 0,4 температуры плавления вызывает разупрочнение поверхностного слоя,темпе- ратура разупрочнения достижима при использовании рекомендуемого диапазона скоростей для покрытий. Одновременно на55 блюдается закрытие пор вследствие размягчения и бокового течения поверхностных слоев покрытия. Увеличение температуры в зоне резания с ростом скорости резания, приводящее к росту пластичности материа- ла покрытия, способствует снижению пористости и, следовательно, увеличению разницы между пористостью покрытия исходной и пористостью покрытия после обработки, т.е. к увеличению ДП(фиг. 1, участок кривой б-в).

Таким образом, изменение пористости определяется взаимным проявлением действия силового и теплового факторов процесса резания, интенсивность действия которых при каждой конкретной температуре, соответствующей определенной скорости резания, приводит к отличию пористости после обработки от исходной. При определенной скорости резания достигается минимальное изменение пористости, т.е. минимизируется величина ДП, которая соответствует оптимальной скорости резания V0m.

Способ осуществляется путем проведения стандартных испытаний.

По стандартной методике определяют пористость исходной заготовки с покрытием (см. фиг. 3). Из заготовки изготовляют N образцов (фиг. 4). Обрабатывают эти образцы при скоростях Vi, V2, УзУм(при постоянных значениях подачи, глубины резания, геометрических параметров режущей части инструмента). Диапазон скоростей резания при обработке образцов ориентировочно выбирают с учетом априорной информации о скоростях резания для различных материалов. Подобная априорная информация позволяет сксратить время проведения испытаний. После обработки определяют

пористость всех образцов Пь П;. ПзПм и

для каждого из них определяют величину изменения пористости по сравнению с исходной

,

где П - пористость исходной заготовки с покрытием,

п - номер образца (, 2, 3....N).

По величине наименьшего изменения пористости определяют оптимальную скорость резания данной заготовки с покрытием.

Изобретение осуществляется следующим образом.

Методом газопламенного напыления наносят на заготовку (фиг. 3) покрытие толщиной 2,5 мм из порошка ПГ-10Н-01 (ТУ 48-4206-158-82), Для получения более точных результатов проводят при серии испытаний. Определяют пористость покрытия по трем заготовкам. Она составляет 23,5% Изготовляют из каждой заготовки по пять образцов (фиг. 4). Обработку производят на

станке мд. 1Д11 резцом с механическим креплением пластины из киборита. Режимы резания и геометрические параметры режущей части инструмента: ,15 мм/об; мм; у -15°; «y i 15°А 9 (доп.О.З мм. Скорость резания выбирают ориентировочно по априорной информации с учетом технических возможностей станка: м/мин; ,3 м/мин; м/мин; м/мин; м/мин.

После обработки пористость, определяемая для каждой скорости по трем образцам, составляет: ,5%; ,7%; .3%; ,2%; ,0%. Разница пористости: ,5-16,,0%: ,516,,8%: .5-19,,2%; .5- 17,2 6.3%: .5-15,0 8,5%. За оптимальную скорость принимают скорость резания м/мин. Применение предлагаемого способа определения оптимальной

скорости резания позволяет сократить трудоемкость ее определения, добиться повышения качества при резании заготовок с покрытием за счет минимального изменения их эксплуатационных свойств.

Формула изобретения Способ определения оптимальной скорости резания, включающий выбор исходного параметра процесса резания,

проведения стандартных испытаний, отличающийся тем, что, с целью сокращения трудоемкости и повышения качества при резании деталей с покрытием, в качестве исходного параметра принимают пористость

покрытия детали, а в качестве оптимальной принимают скорость резания, при которой наблюдается минимальное изменение величины пористости.

A/I

л/l

miv

1748956

Квнтур ПОКРЫГГЩЯ fa ofyalemm KfHfnyp покрытия ixxvieeiSarfawu/

Фиг. 2

Использование, в машиностроении Сущность изобретения: при резании деталей с покрытием в качестве исходного параметра принимают пористость покрытия детали, а в качестве оптимальной принимают скорость резания, при которой наблюдается минимальное изменение в-еличины пористости 4 ил

f vz AJ ъ Фиг 1

&

Фиг. 3

V,