Способ управления обработкой детали резанием Советский патент 1993 года по МПК B23B25/06 

Изобретение относится к обработке металлов резанием инструментом из электропроводящего материала.

Цель изобретения - повышение точности.

Сущность способа заключается в следующем.

Известно, что при обработке резанием целесообразно поддерживать оптимальной температурный режим обработки. В настоящее время единственным приемлемым в производственных условиях методом измерения температуры в зоне резания является метод естественной термопары инструмент-деталь. Однако, в виду разброса удельной термоЭДС инструментального материала одному и тому же значению температуры в зоне резания могут соответствовать существенно отличающиеся значения термоЭДС естественной термопары инструмент-деталь. В связи с этим для обеспечения необходимой точности измерения

температуры в зоне резания необходимо тарирование каждого инструмента; Известные методы тарирования или имеют низкую точность или высокую трудоемкость, что ограничивает использование этих методом в производственных условиях.

В то же время известно, что с увеличением как глубины резания, так и твердости обрабатываемого материала, увеличиваются температура в зоне резания 0 и главная составляющая силы резания PZ. При этом зависимости в f(t, HB), (t, HB)(t, НВ) при фиксированных значениях скорости резания V, подачи S, износа и элементов геометрии режущей части инструмента могут быть представлены в виде: зависимости в f(t, HB), Pz f(t, HB) и G f(t, HB) при фиксированных значениях скорости резания V, подачи S, износа и элементов геометрии режущей части инструмента могут быть. . представлены в виде:

00

С

со

ю

00

о

в 0дггвив

OL

P2 CptZpHBWp G CG tZG

(2)

(3)

Подстановка глубины резания t из выражения (3) и твердости И В из выражения (2) в (1) позволяет получить:

0 (4)

(w#Ziy() -wfl/wp С С$Сс Ср

Z 2B/2.Q - (W 9Zp/Zfl/Vp) , W W0/Wp,

Пренебрегая температурой холодных концов естественной термопары, (что вполне допустимо при обработке в условиях обильного охлаждения зоны резания), и нелинейностью удельной дифференциальной термоЭДС о. естественной термопары инструмент-деталь, (что в большинстве случаев допустимо), зависимость между термоЭДС естественной термолары и температурой резания будет определяться выражением:

Е ав

(5)

При пробном резании эталонной заготовки эталонным инструментом на оптимальной скорости резания термоЭДС естественной термопары и с учетом выражения (4) определяется зависимостью:

Г (6)

При пробном резании заготовки с неизвестным припуском и твердостью инструментом данного типоразмера

Ёг «i.

откуда

о Е./(С PzT GF)

где Оэ , а - удельная дифференциальная термоЭДС естественной термопары при пробном резании соответственно эталонной заготовки и заготовки с неизвестными припуском и твердостью i-м инструментом, в0 , $- температура в зоне резания при пробном резании соответственно эталонной заготовки и заготовки с неизвестными припуском и твердостью i-м инструментом,

Pz3 . PZI главные составляющие силы резания при пробном резании соответственно эталонной заготовки и заготовки с неизвестными припуском и твердостью 1-м инструментом, Gs, Gi - электрические проводимости контакта инструмент-деталь при пробном резании соответственно эталонной заготовки и заготовки с неизвестными припуском и твердостью i-м инструментом. Оптимальное значение термоЭДС при пробном резании заготовки с неизвестным припуском i-м инструментом будет определяться выражением;

15

Е0| а #о.

(9)

Учитывая, что в0 - С Pzl Gz, а а определяется выражением (8), после подстанов- 2о ки в выражением (9) получим:

,w

(PZ3/PZi)w (G8/Gi)

(Ю)

5

0

0

5

0

5

Для исключения влияния на точность, нестационарности припуска на обработку, например, в виде некруглости заготовки при точении, и твердости обрабатываемого материала, например, по глубине резания используемые в выражении (9) значения EI, PZI и Gi должны быть измерены в один и тот же фиксированный момент времени,

Таким образом, оптимальное значение термоЭДС естественной термопары инструмент-деталь может быть определено при 5 .пробном резании заготовки с переменными глубиной резания и твердостью по соотношениям главной составляющей силы резания и ЭП КИД, измеренных при пробном резании эталонной заготовки эталонным инструментом к главной составляющей силы резания и ЭП КИД, измеренной при пробном резании заготовки с переменными глубиной резания и YsepflOCTbio.

Способ осуществляется следующим образом.

Для каждой пары инструментального и обрабатываемого материалов по известным стойкостным моделям или экспериментально, например, путем проведения стойкост- ных исследований определяют зависимость оптимальной скорости резания от элементом геометрии режущей части инструмента, подачи и глубины резания. Одним (эталонным) инструментом каждого типоразмера (проходной, подрезной, правый, левый, и.т.д.) при фиксированном износе инструмента (целесообразно острозаточенным) проводят пробное резание эталонной заготовки с фиксированной твердостью и фиксированными значениями подачи, глубины резания и с оптимальной скоростью резания. Эталонная заготовка в общем случае может не соответствовать геометрической форме рабочих заготовок. При этом измеряются и запоминаются эталонные значения главной составляющей силы резания Pz3 иЭПКИД G3. Эталонные значения силы Pz3 и ЭП КИД Сэ могут быть также рассчитаны по моделям, полученным путем проведения кратковременных испытаний.

В производственных условиях для каждого типоразмера инструмента выделяют участки пробного резания. При вступлении 1-го инструмента в работу, например, в результате замены изношенного инструмента на участке пробного резания заготовки с неизвестными твердостью и припуском на обработку режимы резания, за исключением глубины резания, выдерживаются такими же, как и при пробном резании эталонной заготовки. При этом в фиксированный момент времени измеряются и запоминаются мгновенные значения главной составляющей силы резания PZI, ЭП КИД GI и термоЭДС EI. Измеренное таким образом значение термоЭДС Ei корректируют в зависимости от величин отношений Pz3/Pzi и Gs/Gi, например в соответствии с выражением (9) и принимают скорректированное значение за оптимальное.

Как показали результаты экспериментальных исследований, при обработке жаропрочных сплавов на основе никеля, высокопрочных и углеродистых сталей значение показателя степени W в выражении (9) лежит в пределах t.,.3, a Z - 1...5. Так, например, для конструкционных сталей Zp-1, Zfc 0,1,,35. ,75, .6. П ри этом ,97; ,14.

Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с прототипом позволяет по0

5

0

5

0

5

0

высить точность определения оптимального значения термоЭДС естественной термопары инструмент-деталь, так как через значения главной составляющей силы резания PZ и ЭП КИД G учитываются нестационарность глубины резания и твердости обрабатываемого материала.

Информация об оптимальном значении термоЭДС может быть использована для корректировки скорости резания или для назначения стабилизируемого значения термоЭДС в системах автоматического регулирования температуры резания. Повышение точности стабилизации температурного режима позволяет улучшить характеристики качества поверхностного слоя изготавливаемых деталей, повысить производительность и снизить себестоимость обработки.

Формула изобретения

Способ управления обработкой детали резанием, включающий проведение предварительной обработки детали, определение значения термоЭДС и назначение по измеренным значениям термоЭДС оптимальной скорости резания, отличающий- с я тем, что, с целью повышения точности обработки, проводят предварительную обработку эталонной детали эталонным инструментом, измеряя .при этом значение главной составляющей силы резания и электрической проводимости контакта инструмент-деталь, а значение оптимальной скорости резания определяют соответству- ющим образом с учетом соотношений значений главной составляющей силы резания и значений электрической проводимости контакта инструмент-деталь, полученных при предварительной обработке реальной детали.

Использование: обработка металлов резанием. Сущность изобретения: проводят предварительную обработку эталонной детали эталонным инструментом. Измеряют при этом значение главной составляющей силы резания и электрической проводимости контакта инструмент-деталь. Значение оптимальной скорости резания определяют с учетом соотношений главной состав- ляющей силы резания и значений электрической проводимости контакта инструмент-деталь, полученных при предварительной обработке реальной детали.