Способ оценки степени деформирования обрабатываемого резанием материала Советский патент 1992 года по МПК G01B5/30 

Изобретение относится к обработке металлов резанием и может быть использовано на станках, главным образом для лезвийной обработки.

Известен способ определения степени деформирования обрабатываемого резанием материала, о чем судят по искажению предварительно нанесенной на боковую сторону образца прямоугольной сетки. Недостатком способа является его трудоемкость и непригодность для производственных условий.

Наиболее близким к предлагаемому является способом оценки степени деформирования путем измерения отражающего деформацию параметра, по результату которого фиксируют наличие деформации. Из- за явления наклепа деформацию отражает, например, микротвердость материала. Недостатком этого способа и используемого в нем параметра, отражающего деформацию,

является невозможность проводить измерение во время резания.

Цель изобретения - повышение оперативности.

Для этого включают обрабатываемый материал и инструмент в электрическую цепь с фиксированным входным сопротивлением, в качестве отражающего деформацию параметра используют разность потенциалов, возникающую в контакте между обрабатываемым материалом и режущим инструментом, и измеряют ее при различных скоростях резания, строят график зависимости разности потенциалов от скорости резания и фиксируют скорость резания, соответствующую максимальному значению производной от разности потенциалов по скорости резания, измеряют и фиксируют входное сопротивление электрической цепи, повторно измеряют разность потенциалов при скорости резания, меньшей ранее

О

N3

О vj

зафиксированной скорости, и по полученным данным оценивают степень деформирования.

В условиях резания при измерении электрического напряжения U, его величина , полученная при максимальном входном сопротивлении электрической схемы, называется квази ЭДС резания Е.

На фиг. представлен график скоростной зависимости электрического напряжения V, измеренного вне и в зоне наростообразования; на фиг.2 - зависимость вычисленного коэффициента относительной деформации Ј обрабатываемого металла от скорости резания,

Известно, что зону наростообразования диагностируют по характерному прогибу скоростной зависимости квази ЭДС резания Е. Вне зоны наростообразования ординаты кривой (см. фиг,1) U (V) не зависят от входного сопротивления R измерительного прибора, а в зоне наростообразования (за счет возникновения на режущем клине участка с заторможенным слоем и соответствующего перераспределения токов в зоне контакта обрабатываемая деталь - режущий инструмент) ордината кривой U (V) зависит от R. Пунктиром показано, полученная экстраполяцией правой части кривой E(V) (см. фиг,1), какой было бы квази ЗДС Е при этих скоростях резания, если бы не было наростообразования.

На фиг.1 экспериментальные кривые соответствуют резанию стали 45-резцом, оснащенным твердым сплавом Т15К6 (s 0,05 мм/об; t 0,2 мм) без применения технологической среды. В зоне наростообразования ордината LH и соответствующая кривая соответствует R 100 Ом, a U2 R 5,6 килоом. Стрелками показано изменение амплитуды напряжения при соответствующем изменении R при резании. Таким образом, изменяя нагрузку R, получают скольугодно много точек нужной в данном случае зависимости, например (см. фиг.1) для разных скоростей резания V. Данному значению скорости V в рассматриваемом примере можно поставить в соответствии три значения напряжения, первое - экстраполированное Е, Ui и U2. Используя эти три величины и известные закономерности электрических цепей (закон Ома для полной цепи и закон Кирхгофа) можно получить выражение для переходного сопротивления RK на участке внешнего трения.

Поскольку

E-UI 4r + Ul+|-(Ul-E)

(кн

6 и ж+и +ё и2-Е

где Ui, U2 - измеренные напряжения, соответственно при нагрузке RI и Ra;

Rki, Rk2 соответствующие значения переходного сопротивления контакта на участке внешнего трения;

RkH - то же, но на участке внутреннего трения, где имеет место неподвижный металл заторможенного слоя на режущем клине;

Ен - возникающая на участке внутреннего трения квази ЭДС

и справедливы допущения R RkH const; Ен 0, то

E-Ui(1+Јl).

E U2(1 + ),

25

откуда

Rk2 Ul(E -U2) RKH U2(E -Ui)

Известно, что вольтамперная характеристика переходного сопротивления Rk на участке внешнего трения нелинейна, т.к. Rk обратно пропорционально току. Поскольку R2 Ri, a U2 Ui (см. фиг.1), что является

следствием этой нелинейности, то Rk2(Rki) Ј 1.

Физически электрическое сопротивление, определяемое на постоянном токе и без искажающего результат использования

каких-либо сторонних источников электрической энергии, связано с рассеянием электронов на дефектах или узлах кристаллической решетки, которое в свою очередь пропорционально искажениям этой

решетки, т.е. ее деформации. Следовательно, Ј может служить мерой относительной деформации металла при резании.

На фиг.2 показан график Ј (V), который отображает происходящее при изменении скорости резания относительное изменение деформирования металла.

Таким образом изобретение по сравнению с прототипом позволяет повысить оперативность определения степени

деформировании материала, осуществляя это определение непосредственно при резании с помощью УЧПУ станка.

Формула изобретения Способ оценки степени деформирования обрабатываемого резанием материала,

заключающийся в том, что измеряют отражающий деформацию параметр, по результатам измерения фиксируют наличие деформации, отличающийся тем, что, с целью повышения оперативности, включают обрабатываемый материал и инструмент в электрическую цепь с фиксированным входным сопротивлением, в качестве отражающего деформацию параметра используют разность потенциалов, возникающую в контакте между обрабатываемым материалом и режущим инструментом, и измеряют ее при различУ/«а

4-I

0

ных скоростях резания, строят график зависимости разности потенциалов от скорости резания и фиксируют скорость резания, соответствующую максимальному значению производной от разности потенциалов по скорости резания, изменяют и фиксируют входное сопротивление электрической цепи, повторно измеряют разность потенциалов при скорости резания, меньшей ранее зафиксированной скорости, и по полученным данным оценивают степень деформирования.

Изобретение относится к обработке металлов резанием. Цель изобретения - повышение оперативности. В зоне наростообразования измеряют электрическое напряжение, возникающее в контакте между обрабатываемым материалом и режущим инструментом, и отношением значений переходного сопротивления контакта при большем и при меньшем входном сопротивлении измерительной схемы характеризуют степень деформирования обрабатываемого резанием материала. 2 ил. Ё

г

$1

86$

543i J

2Q