Способ выбора марки инструментального материала

 

Изобретение относится к металлообработке и может быть использовано для выбора инструментального материала для изготовления режущих инструментов. Целью изобретения является повышение точности преимущественно при чистовой лезвийной обработке поверхностей нежестких деталей. Из нескольких материалов изготавливают режущие инструменты, обрабатывают ими образцы из одного и того же материала и определяют параметр, по которому производят выбор. Обработку осуществляют при изменяющейся во времени в одной и том же для всех материалов диапазоне скорости резания. В качестве параметра определяют силу резания и выбирают материал с минимальным значением разности между максимальным и минимальным значениями силы резания. При этом наиболее целесообразно минимальную разность между максимальными и минимальными значениями силы резания определять для минимальных значений максимальной и минимальной силы резания. 1 табл.1 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (1 1) (s1)s G 01 N 3/58

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТ0РСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4896879/28 (22) 25.12.90 (46) 30.10,92. Бюл. ¹ 40 (71) Институт сверхтвердых материалов АН

УССР (72) А,А.Виноградов и В.П.чапалюк (56) Авторское свидетельство СССР

N 369466, кл. G 01 N 3/58, 1970, Авторское свидетельство СССР

¹ 1202715, кл. В 23 В 1/100, 1984.

Авторское свидетельство СССР

N 1486886, кл. G 01 И 3/58, 1987. (54) СПОСОБ ВЫБОРА МАРКИ ИНСТРУМЕНТАЛЬНОГО МАТЕРИАЛА (57) Изобретение относится к металлообработке и может быть использовано для выбора инструментального материала для изготовления режущих инструментов.

Целью изобретения является повышение

Изобретение относится к металлообработке и может быть использовано для выбора инструментального материала для изготовления ре>кущих инструментов, Известен способ выбора рациональной марки инструментального материала, основанный на проведении ресурсных испытаний на износостойкость одновременно нескольких ножей инструмента из различных материалов при фрезеровании образцов из обрабатываемого материала при постоянном режиме резания.

Недостатком этого способа является высокая трудоемкость и малая информативность, так как оценка режущих свойств инструмента осуществляется на основе результата опыта при одном значении скорости резания и лишь по одному критерию — износостойкость. точности преимущественно при чистовой лезвийной обработке поверхностей нежестких деталей. Из нескольких материалов изготавливают режущие инструменты, обрабатывают ими образцы из одного и того же материала и определяют параметр, по которому производят выбор. Обработку осуществляют при изменяющейся во времени в одной и том же для всех материалов диапазоне скорости резания. В качестве параметра определяют силу резания и выбирают материал с минимальным значением разности между максимальным и минимальным значениями силы резания. При этом наиболее целесообразно минимальную разность между максимальными и минимальными значениями силы резания определять для минимальных значений максимальной и минимальной силы резания, 1 табл.1 ил, Известен способ выбора рационального инструментально материала, включающий определение зависимости износа сравниваемых материалов от скорости резания с построением графиков этой зависимости и выявлением материала с минимальной интенсивностью износа в заданных условиях, при этом интенсивность износа определяют как отношение площади изъянов и других повреждений на передней или задней поверхности инструмента к площади контакта стружки с передней или обработанной поверхности с задней поверхностью инструмента, причем поверхности инструмента предварительно доводят и полируют до Rz = 0,08-0,05 мкм, а величину интенсивности износа определяют после 1-2 мин резания, Недостатком этого способа является относительно большая трудоемкость подго1772689 товки инструмента. проведения.и обработ- ного материала и определяют параметр, по ки результатов опытов, а также малая ин- которому производят выбор, отличающийся формативность из-за оценки режущих тем, что с целью повышения точности пресвойств инструмента по одному критерию имущественно при чистовой лезвийной обна основе опыта при одном значении скоро- 5 работке поверхностей нежестких деталей, сти резания, обработку образцов осуществляют при изНаиболее близким по технической сущ- меняющейся во времени в одном и том же ности к заявляемому изобретениюявляется для всех материалов диапазоне скорости способ выбора рациональной марки инстру- резания, в качестве параметра определяют ментального материала. заключающийся в 10 силу резания и выбирают материал с минитом, что в качестве характеристики режущих мальным значением разности между максисвойств инструмента используют одну из мальным и минимальным значениями силы характеристик процесса резания — длину резания, так называемого участка упрочнения кон- При этом минимальную разность между такта стружки с передней поверхностью ин- 15 максимальными и минимальными эначениструмента. При этом из нескольких ями силы резания наиболее целесообразно материалов изготавливают режущие инст- определять на графике зависимости силы рументы,обрабатываютимисодинаковыми резания от скорости резания с минимальрежимами образцы из одного материала, ным значением максимальной и минимальпосле резания на каждом инструменте оп- 20 ной сипы резания. ределяютс помощьюмикроскопадлинууча- Заявляемый способ выбора рациональстка упрочнения — длину пластического ной марки инструментального материала контакта передней поверхности Со струж- поясняется следующим примером его реакой, Считают, что рациональной маркой ин- лиэации при получистовом резании закаструментального материала является 25 ленной стали 45 (HRCa50...53) резцами ( материал, имеющий наибольшуюдлинууча- 10 ; а =а1 15О; у = 45 p >= 15 ; стка упрочнения. 1=0 ; га=О) из различных сверхтвердых матеЭтому способу по информативности риалов (зльбор-Р, белбор, гексанит-Р, кибоприсущи недостатки указанных выше спо- рит) с режимами: глубина резания т=0,2 мм; собов, а иэ-за сложности определения дли- 30 подача $=0,08 мм/об; скорость резания ны пластического контакта стружки с V=30-220 м/мин(0,5...3,67м/с). передней поверхностью инструмента недо- - Брали цилиндрическую заготовку из эастатком его является, очевидно, и весьма каленной стали 45 (HRCa 50...53) и резцы с невысокая точность, Кроме того, из теории механическим креплением пластин из разрезания известно, что при большей длине 35 личных инструментальных сверхтвердых участка пластического контакта стружки с материалов: эльбора-Р, белбора, гексанитаинструментом имеет место больший коэф- Р, киборита и осуществляли резание на тофициент усадки стружки, следовательно, и карно-винторезном станке мод, 1К62. При большая сила резания и глубина наклепан- этом резцы закрепляли в трехкомпонентного слоя. Выбранная марка материала по 40 нам динамометре, с помощью которого при указаннрму в этом способе критерию режу- резании на каждой ступени скорости резащих свойств инструмента, очевидно, при- ния (О;5; 0,67; 1,0, 1,33; 1,5; 2;О; 2,67; 3,67 годна лишь для черновой или (в ряду м/с) при t=0;2,мм и $=008ммlоб измеряли случаев) получистовой,обработки поверхно-.. составляющие силы резания. стей деталей с высокой жесткостью, когда 45 По измеренным значениям составляюглавным требованием к инструменту явля- щей силы резания — Р для каждого материется его износостойкость при одном значе- ала . инструмента строили графики нии скорости (температуры) резания. зависимостй Р = f(V), noêàçàêíûå на чертеЦелью изобретения является повыше- же, где кривая 1 —. эльбор Р, 2 — белбор, 3— ние точности определения рациональной 50 гексанит-Р,4- киборит, Отметим, что харакмарки инструментального материала пре- тер зависимости от скорости резания других имущественно nðè чистовой лезвийной об- составляющих (Py, Px) сйлы резания аналоработке поверхностей нежестких деталей гичен зависимости Pz=f(V). На каждом грапри изменяющихся во времени в широком . фике зависимости Р =1(Ч) определяли диапазоне режимах резания. 55 значения -Рлтах Pzmin и..разности (Pzmax ..Эта цель достигается тем, что способ . Р ), соответствующие диапазону боль.выбора марки инструментального материа- ших скоростей за пределами наростообрала, заключающийся в том, что из нескольких эования, которые приведены в таблице 1. По материалов изготавливают режущие инст- минимальной разности(Р а -Pzmlr)=9.0Н рументы; обрабатывают ими образцы из од1772689

* над чертой указано значение составляющей силы резания, а под черной — значени соответствующей ему скорости резания. при минимальных значениях Pzmax = 85 Н и

Р п„ „= 76 Н выбрали рациональный экспериментальный материал — киборит, который удовлетворяет требованиям минимальной энергоемкости процесса резания во всем диапазоне скоростей резания и, очевидно, оеспечивающий меньшую шероховатость и наклепанность обработанной поверхности, что является весьма важным для получистовой и чистовой обработки, особенно, нежестких сложного профиля деталей с переменными сечением среза на автоматизированных системах металлообработки.

При неимении динамометра заявляемый способ может быть реализован посредством определения зависимостей коэффициент усадки стружки К от скорости резания V, поскольку, как известно, характер зависимости Kz=f(V) аналогичен характеру зависимости P=f(V), При этом значения Kt могут быть определены весовым или другими известными методами. Рациональную марку инструментального материала следует выбирать по минимальным значениям

K

Технико-экономическая эффективность заявляемого способа заключается в том, что он позволяет просто и быстро выбирать рациональную марку инструментального материала преимущественно для случаев получистовой и чистовой обработки, в том числе сложных поверхностей нежестких деталей, при изменяющихся во времени режиМах резания. Точность этого способа определяется точностью метода измерения сил резания и точностью воспроизведения результатов опыта. При использовании ди. намометра УДМ-100 конструкции ВНИИинструмент, который применялся нами при реализации способа, точность измерения сил резания была 5 (на приведенных графиках зависимости Pz-V точки соответствуют средним значениям сил при пяти замерах).

Точность способа-прототипа определяется точностью измерения длины участка

5 упрочнения, которая не может быть высокой иэ-за трудности выявления границы между пластическим и упругим участками контакта стружки с инструментом. Поэтому точность определения длины участка упрочнения—

10 длины пластического контакта в лучшем случае оценивается величиной Л = 15ь, Таким образом, точность заявляемого способа не менее, чем в три раза выше точности способа-прототипа. Кроме того, заяв15 ляемый способ одновременно решает задачу выбора инструментального материала по критерию минимума энергозатрат на процесс резания и критерию обеспечения высокого качества обработанной поверхно20 сти. В то время как при реализации способа-прототипа, очевидно, исходя из научных положений авторов, выбор марки инструментального материала осуществляется лищь по критерию наибольшей стойкости, 25 Формула изобретения

Способ выбора марки инструментального материала, заключающийся в том, что из нескольких материалов изготавливают режущие инструменты, обрабатывают ими

30 образцы из одного и того же материала и определяют параметр, по которому производят выбор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преимущественно при чистовой лезсийной обработке поверхностей нежестких деталей, обработ35 ку образцов осуществляют при изменяющейся во времени в одном и том же для всех материалов диапазоне скорости резания, в качестве параметра определяют силу резания и выбирают материал с минимальным

40 значением разности между максимальным и минимальным значениями силы резания.

1772689

Фль |у

43У

Редактор Т.Орлова

Заказ 3841 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета во изобретениям и открытиям npvi ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 (8О

Ж

ЮО

8п

7Q ж ю go zo eo аю у,,» аи пв7 ВЗ ZD g87 3м Г /с

Составитель А.Виноградов

Техред М.Моргентал Корректор А.Ворович