Способ комбинированной обработки Советский патент 1992 года по МПК B24B39/00 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано на предприятиях при точении, строгании, растачивании и фрезеровании заготовок из конструкционных и труднообрабатываемых материалов.

Известны способы комбинированной обработки резанием и поверхностно-пластическим деформированием.

Из известных способов обработки наиболее близким техническим решением к изобретению является способ, описанный в авт. св. № 1194658, кл. В 24 В 39/00. Особенностью способа является то, что стабилизированное отжатие осуществляют путем приложения к деформирующему элементу дополнительного деформирования, равного изменению радиальной составляющей силы резания, при этом величину усилия деформирования принимают в диапазоне от 0,7 Ропт до 1,3 Ропт, где Ропт - усилие деформирования. Кроме того, обработку режущим элементом осуществляют с радиальной составляющей силы резания, изменение которой не превышает диапазона усилий деформирования.

Недостатком этого способа является то, что он не применим при больших колебаниях усилия резания, которые характерны, например, при обработке шаговым М-гранным резцом. Способ также не учитывает время изменения усилия деформирования по отношению к времени изменения усилия резания. Это ухудшает качество обработки вследствие дисбаланса усилия при переходном процессе.

Целью изобретения является повышение точности обработки

Указанная цель достигается тем, что изменяют составляющую усилия деформирования, проекция которой направлена вдоль линии действия радиальной силы резания.

со

с

XI

VI Ю СЛ СЛ

чэ

например, уменьшением усилия деформирования в момент поворота резца и в течение всего его поворота с выдерживанием соотношения

О Py-Pg cos a др t где Ру-текущая радиальная сила резания; Рд - текущее усилие деформирования, приложенное к деформирующему элементу; а- центральный угол расположения деформирующего элемента и резца относительно оси обрабатываемой поверхности;

др - допустимый допуск на изменение силы.

Кроме того, проекцию усилия деформирования на направление радиальной силы резания уменьшают уменьшением угла установки ролика относительно резца.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема обработки по предлагаемому способу; на фиг. 2 - то же, вид сбоку; на фиг. 3 - принципиальное изменение радиальной силы резания Ру и усилия деформирования Рд от угла у поворота лезвия.

Способ комбинированной обработки осуществляют следующим образом.

Включают вращение детали 1 и продольную подачу S резца 2 и ролика 3, установленных по разные стороны от оси 4 детали 1. Резец 2 имеет начальный угол в плане (р0 90° и снимает припуск t. К ролику 3 приложено максимальное усилие Рд Рд0, проекция которого на направление радиальной силы резания равна радиальному усилию резания Ру или отличается от него на малую величину др 2F, где F - суммарная сила трения в суппорте и противоположно ему (Ру) направлена. Ролик 3 установлен по отношению к резцу 2 под углом а( ). При обработке резцом с главным углом р0 в плане возникает усилие резания, радиальная составляющая которого наибольшим образом влияет на отжим упругой системы станка и детали. Величину Ру считаем известной величиной, которую определяют аналитическим расчетом по известным формулам или путем ее регистрации по упругим перемещениям резца 2 в процессе обработки. Резец 2 в процессе обработки для увеличения своей стойкости получает периодические или непрерывное вращение в сторону увеличения главного угла р в плане. Это значит, что через определенный промежуток времени резец поворачивают на угол 1 (р0 . В течение времени т поворота резца радиальная составляющая силы резания Ру будет уменьшаться от максимального значения Руо до Румин. При р фо имеем Руо. при р р ро имеем РУ1 Руо, при / 90°, Ру

Румин. Уменьшение силы Ру при повороте резца приведет к взаимному встречному перемещению резца 2 и детали 1, что приведет к изменению диаметрального размера детали. Для того „чтобы это не произошло, во время поворота резца и в течение всего поворота деформирующее усилие, приложенное к ролику, уменьшают (фиг. 3) с выдерживанием соотношения

О Ру-Рдсоз ,(1)

где Ру-текущая радиальная сила резания; Рд - текущее усилие деформирования, приложенное к деформирующему элементу; а- центральный угол расположения деформирующего элемента и резца относительно оси обрабатываемой поверхности;

5Р - допустимый допуск на изменение силы.

Из (1) находим

25

Ра Јcos a

(2)

при бр О

30

a.

(3)

Стабилизирование усилий можно осуществить за счет изменения угла а установки ролика (шарика), осуществляемого во время поворота резца на увеличенный угол f в плане.

Из (1) можно получить

Kgpg

arccos

()rccos -и

д

(4) (5)

Пример. Обрабатывают валы диаметром 100-0,05 мм длиной 150 мм. Режимы обработки: глубина резания t 3 мм; подача S 0,6 мм/об; скорость резания V 200 м/мин.

Обработка ведется комбинированным инструментом, состоящим из шагового резца, установленного с начальным углом 45° в плане и радиусом режущей кромки г 15 мм, и роликом с радиусом R мм, угол установки ролика а 170°. При ( Ру 124 кг ( 6р 0). Шаговый резец через определенный промежуток времени поворачивают на угол &.р 2° до р 90°, т.е. осуществляют 22 поворота. Сила Ру изменяется по закону: Ру

201-1,711 р, где (f o)T, a)- угловая скорость поворота резца на угол г- время поворота. Время одного поворота г 4 с, со 0,0087 с

-1

Из (3) имеем

РА

1

cos a

cos a

(201-1,7110.

Сила Рд направлена против силы (фиг. 2 иЗ)

, р0 45°, Рдо - 125,96кг,

а 170°, р 90°, Рд - 47,73 кг.

Если принять Рд 124 кг, то нейтрализовать силу Ру можно за счет изменения угла а:

9Г р 45°;Рдо -124кг;а агссо5 -5 - (201гдо-1,711 (р}} 180°,

у9 90°;Рд -124кг; ,27°.

В результате выдерживания соотношения (1) на деталь действует постоянная сила Ру, близкая к нулевой, что уменьшило разброс диаметральных размеров вала. Без ролика разброс диаметральных размеров обработанных деталей составляет 0,1 мм, а по предлагаемому способу составил 0,02 мм, т.е. точность обработки улучшилась в 4 раза.

Предлагаемый способ обработки прост в осуществлении, расширяет возможности применения комбинированного инструмента вместе с высокостойким шаговым резцом. Испытания способа показали его эффективность при обработке валов, Изобретение по сравнению с известными способами обеспечивает повышение точности обработки в 3-4 раза.

Формула изобретения

1. Способ комбинированной обработки путем резания и поверхностной пластической деформации роликом, установленным

5

0

5

0

5

0

под углом относительно режущего элемента с противоположной стороны обрабатываемого изделия относительно его продольной плоскости симметрии, предусматривающий изменение усилия деформирования в процессе обработки и поворот режущего элемента в сторону увеличения главного угла в плане, отличающийся тем, что, с целью повышения качества при обработке с большими колебаниями усилия резания за счет учета времени изменения усилия деформирования по отношению к времени изменения усилия резания, изменяют составляющую усилия деформирования, проекция которой направлена вдоль линии действия радиальной силы резания, в процессе поворота режущего элемента, выдерживая следующее соотношение:

О Py-Pg cosor др

где Ру - текущее значение радиальной силы резания;

Рд - текущее значение усилия деформирования;

а- центральный угол расположения деформирующего элемента и резца относительно оси обрабатываемого изделия;

5р - допуск на изменение силы резания.

2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что изменение составляющей усилия деформирования, проекция которой направлена вдоль линии действия радиальной силы резания, осуществляют за счет уменьшения усилия деформирования.

3.Способ по п. 1,отличающийся тем, что изменение составляющей усилия деформирования, проекция которой направлена вдоль линии действия радиальной силы резания, осуществляют уменьшением угла между роликом и режущим элементом.

Использование: обработка металлов резанием и поверхностно-пластическим деформированием. Сущность изобретения: в процессе комбинированной обработки режущий и деформирующий элементы устанавливают под углом друг к другу, с противоположных сторон обрабатываемого изделия относительно его продольной плоскости симметрии. В процессе обработки при колебаниях усилил резания происходит поворот режущего элемента. В процессе поворота изменяют составляющую усилия деформирования, проекция которой совпадает с радиальной силой реза. Изменение указанной составляющей осуществляют уменьшением усилия деформирования или уменьшением угла между деформирующим и режущим элементами. 3 ил.

И

Фиг.1

Г9о

ЪЛ

р мин

У

о

„пНиН

-р

ff°

Фиг. 2

90° . Ч