Способ комбинированной обработки

 

Использование: точение, строгание, растачивание и фрезерование заготовок из конструкционных и труднообрабатываемых материалов. Сущность изобретения: комбинированную обработку осуществляют резанием N-гранным резцом, получающим, дополнительные повороты, например периодические в сторону увеличения главного угла в плане, и поверхностно-пластическим деформированием, например, роликом, установленным по отношению к резцу подугтЬм относительно оси обрабатываемой поверхности и с одной стороны от продольной плоскости симметрии детали. В процессе обработки проекцию усилия деформирования на направление радиальной силы резания увеличивают , например, увеличением усилия деформации в течение поворота резца с выдерживанием соотношения С Ру + +Pgcosa C+ (5Р, где Ру-текущая радиальная сила резания; Рд - текущее усилие деформирования , приложенное к деформирующему элементу: а - текущий центральный угол расположения деформирующего элемента и резца относительно оси обрабатываемой поверхности; С - постоянная величина; 5Р - допустимый допуск на изменение силы деформирования. Проекцию усилия деформирования на направление радиальной силы резания увеличивают также уменьшением угла установки ролика относительно резца. 2 з.п. ф-лы, 3 ил. w Ј

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ Е СКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 24 В 39/04

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4943784/27 (22) 19.03.91 (46) 23.04,93. Бюл. N 15 (75) Г, Ф, Шатуров (56) Авторское свидетельство СССР

N 1194658, кл, В 24 В 39/00. 1985. (54) СПОСОБ КОМБИНИРОВАННОЙ ОБРАБОТКИ (57) Использование: точение, строгание, растачивание и фрезерование заготовок из конструкционных и труднообрабатываемых материалов. Сущность изобретения: комби= нированную обработку осуществляют резанием N-гранным резцом, получающим дополнительные повороты, например периодические в сторону увеличения главного угла в плане, и поверхностно-пластическим деформированием, например, роликом, установленным по отношению к резцу подуглом относительно оси обрабатываемой поверхности и с одной стороны от продольной плоИзобретение относится к машиностроению и может быть использсвано на предприятиях при точении, строгании, растачивании и фрезеровании заготовок из конструкционных и труднообрабатываемых материалов.

Целью изобретения является повышение качества при обработке N-гранным резцом,. получающим дополнительные повороты.

В способе комбинированной обработки путем резания и поверхностной пластической деформации роликом, установленным под углом относительно режущего элемента по одну с ним сторону относительно продольной плоскости симметрии обрабатываемого изделия, предусматривающий изменение усилия деформирования в про„„. Ж„„181Î278 А1 скости симметрии детали. В процессе обработки проекцию усилия деформирования на направление радиальной силы резания увеличивают, например, увеличением усилия деформации в течение поворота резца с выдерживанием соотношения С 5 РУ +

+Риссова С+ äp, где РУ вЂ” текущая радиальная сила резания; Ря — текущее усилие деформирования, приложенное к деформирующему элементу; а — текущий центральный угол расположения деформирующего элемента и резца относительно оси обрабатываемой поверхности; С вЂ” постоянная величина; др — допустимый допуск на изменение силы деформирования, Проекцию усилия деформирования на направление радиальной силы резания увеличивают также уменьшением угла установки ролика относительно резца. 2 з,п. ф-лы, 3 ил. цессе обработки, согласно изобретению изменение усилия деформирования осуществляют путем увеличения его проекции на направление радиальной составляющей силы резания в процессе поворота резца, выдерживая следующее соотношение:

С 5 Ру+ Рцсоэй + С+ др где Ру — текущая радиальная сила резания;

Pg — текущее усилие деформирования, и — текущий центральный угол распо- ложения деформирующего. элемента и резца относительно оси обрабатываемой детали;

С вЂ” постоянная величина; др — допуск на изменение силы деформирования, Увеличение проекции усилия даформирования на направление радиальной со1810278 ставляющей силы резания осуществляют ипи путем уменьшения угла установки ролика относительно резца, ипи путем увеличения усилия деформирования.

На фиг. 1 изображена принципиальная 5 схема обработки по предложенному способу; на фиг, 2 — вид сбоку на фиг. 1; на фиг. 3 принципиальное изменение радиальной силы резания Ру и усилия деформирования

Рр от угла р поворота лезвия резца.

Способ комбинированной обработки осуществляется следующим образом.

Включают вращение детали 1 и продольную подачу резца 2 и ролика 3, установленных с одной стороны оси 4 детали 1.

Резец 2 имеет начальный угол в плане р, =p ««90 и снимает припуск глубиной T. К ролику 3 приложено усилие Pg = Pgp, .которое имеет минимальную величину, например, близкую к нулевому значению, Ролик 3 установлен по отношению к резцу 2 под углом а (а = 90 ). При обработке рез20 цом с главным углом в плане р возникает усилие резания, радиальная составляющая

Ру = Pyp которого наибольшим образом влияет на отжим упругой системы станка и детали, Величину Ру считают известной величиной, которую определяют или аналогичным расчетом по известным экспери- ментальным уравнениям или путем ее регистрации по упругим перемещениям, например. резца 2 B процессе обработки.. При обработке резец 2 для увеличения стойкости получает, например, периодические повороты (может иметь постоянное. 35 непрерывное вращение) в сторону увеличения главного угла в плане p . Это означает, что через определенный промежуток времени резец поворачивают на угол

p > (й (фиг. 1). В течение времени поворо- 40 та резца радиальная составляющая Ру будет уменьшаться в соответствии со скоростью изменения угла <<о (см,. например, Бобров

В. Ф. Основы теории резания металлов.—

М.: Машиностроение. 1975. с. 210, фиг, 163).

Так, если при имеем Py = Роо, то при 3==

= p1 имеем Py - Ру) < Ру, (фиг. 3). Уменьше-. ние силы Ру приведет к взаимному встречному перемещени<о резца 2 и детали 1, что

50 приведет к изменению диаметрального размера детали 1. (Жесткость передней и задней бабок станка при этих рассуждениях считаем, например, бесконечно большой).

Дпя того. чтобы этого не произошло. к де с,<формирующему ролику 3 во время поворота резца 2 на угол Лр =-<т< — p, (фиг. 1) и в течение всего этого поворота г<ри«падь<в;з .м усилие деформировсл<ив Р«, которо<. из меняется, I, е. у< елпчипвгпся ". та<.ой ж<; интенсивностью. с какой уменьшается Ру.

То есть текущие изменения сил Рц и Ру за время Лт поворота резца íà угопЛ<р зеркально противоположны. В этом случае сумма текущих сил Py+ Рцсоза на направлении радиальной силы резания Ру будет величиной постоянной или будет изменяться в допустимом пределе др, т. е.:

С Py+P С- 4 . (1).

Откуда находим величину изменения силы деформирования: ,„,а Сс — ру) рл (< — ру+4) (2) где С вЂ” постоянная величина, С = Смен = Ру

+ Росоз а, Pyp — радиально составляющая сила резания при p =.фо

Ряо — минимальная сила деформирования ролика при

Ру — текущая радиальная сила резания; .Pg — текущее усилие деформирования; а — угол расположения ролика относительно резца; др — допустимый допуск на измерение силы деформирования, например, др 2F, где F — общая сила трения в суппорте станка

Рц«.акс (Рот<т, где Ропт — оптимальное усилие деформирования.

Если сила деформирования ролика увеличится от Ро< и = Р о на величину Л P уменьшения силы резания P и при этом Ряо +

+Л Py > Роот, то ролик необходимо установить от вершины резца в направлении подачи S. Этим самым предотвратим перенакал металла обработанной резцом поверхности детали..

Стабилизацию действия радиальных сил в направлении оси У можно осуществить и вторым методом. а именно за счет изменения угла а устайовки ролика относительно резца, при этом усилие Р,, == Рonr, где

Роо. — оптимальное усилие деформирования. остается постоянным, Угол а изменения в момент поворота лезвия резца на угол

<..<

Из (1) можно определить величину изменения текущего угла а: (С -Py) (С вЂ” Ру+др

С вЂ”. Р; а<сгоз (— - - - ) а

}л

1810278 где С вЂ” постоянная величина, С = Pyo + Ponr

cos Pyp + Pgcos гх

Рд = Роо

Pyn — радикальная сила резания при у = у" 5

ГХо — УГОЛ УСтаНОВКИ РОЛИКа ПРИ у = у2о

Пример. Обрабатывают валы диаметром 100 — 0,05 мм, длиной 1 = 150 мм.

Материал — сталь 40Х. Режимы обработки; глубина резания t - 3 мм, подача S - 0.6

MM/об; скорость резания V = 200 м/мин, Обработка ведется комбинированным инструментом, состоящим из шагового резца с начальным углом в плане rp =rp> = 45 и радиусом режущей кромки r = 15 мм и роликом с наибольшим радиусом Р = 20 мм. Угол установки ролика гх=- 10о.При (р= 45 имеем составляющие силы резания; Руо =- 124 кг;

Ро = 220 кг; P>«> =-90 кг. Начальное давление, приложенное через ролик к детали, равно

Pgp =10 кг. Шаговый резец через определенный промежуток времени поворачивают на угол h(p= 2 до (p = (/ъ ко= 90, т. е. осуществляют 22 поворота. Сила Ру как наиболее влияющая на точность обработки, изменяется по закону: Ру == 201 — 1,711 rp, где р = o) z, е — угловая скорость поворота резца на угол Л(p, r -- время поворота.

При первом повороте резца на угол

Л Р= 2 имеем <Р1 =(Роя 2 = 47 и Ру1=-201 — 1,711 47 = 120,6 кг. После 22 поворота резца имеем (/> = (/1;„о = 90", Ру" " = 201—

1,711 90 = 47. кг, 35

Принимаем начальное давление ролика

Р = 10 кг. При первом повороте резца на угол harp = 2 имеем

Py1 = — — — (С Py) = — — -- — (Pyo +

cos 10".

+Руосо$10 - Py1)= — — --- —;- (124+ 10cos10 45 о 1 со$10 — 120,6) = 13,45 кг

После 22 поворотов давление на ролик равно: = 90; Py22 --: 201 — 1,711 90 = 47,1 кг.

Pg = — --- — — (Руо + Р(1со$гхо — Ру22) =

cos 10

1. — — — — (124 + 10cos10" — 47,1) = 88,1 кг, cos 10

В результате выдерживания соотношения (2) на деталь в процессе поворота резца на увеличенный угол в плане р и процессе обработки действует постоянная сила Ру.

Разброс диаметральных размеров валов беэ изменения давления на ролик составляет 0,1 мм, а при изменении давления н» ролик при выдерживании соотношения (21 разбросдиаметральных размеров составлет 0.03 мм. То есть точность обработки улу i шалась в 3,3 раза, Точность обработки можно повысить и за счет изменения угла а, используя соот ношение (3) при Pg = Ppnr = 66 кг. Для рас смотренного выше примера имеем: при

rp =(po = 45о, Py= 124 кг. Пример а, =-85о и др= О.

Р„, -Py (3

ccoossn = yp . y + +ccoossa + — р .

Рд Рл

Руо Ру1

СО$ (Х1 = — — + СО$ ГХ(>, ГХ1 = ГХо

Pomin

85о, Pgrnln = 47 кг, Руо " ymln 124 —.47

c0s Q22 Р + со$Г6) — - -- " +

Pomin .

+ cos85 = 0,9825, гх22 = 10,73

Уменьшением угла установки ролика во время поворота резца на новый угол (/ Добиваемся также сохранения постоянной величины суммарной силы, действующей на деталь.

Предложенный способ обработки прост в осуществлении, расширяет возможности применения комбинированной обработки.

Испытания предложенного способа показали его эффективность при обработке валов.

Способ по сравнению с известными способами обеспечивает повышение в 3 - 4 раза точности обработки.

Формула изобретения

1. Способ комбинированной обработки путем резания и поверхностной пластической деформации роликом, установленный под углом относительно режущего элемента по одну с ним сторону относительно продольной плоскости симметрии обрабатываемого изделия. предусматривающий изменение усилия деформирования в процессе обработки. отличающийся тем. что, с целью повышения качества при обработке N- гранным резцом, получающим дополнительные повороты, изменение усилия деформирования осуществляют путем увеличения его проекции на направление ради-. альной составляющей силы резания в процессе йоворота резца, выдерживая соотношение

C 5 Py+ Pgcos(x S С др

Ру — текущая радиальная сила резания:

Pg — текущее усилие деформирования; гх — текущий центральный угол расположения деформирующего элемента и рез1810278

® e y

Ф Г. 3

Составитель Н.Кукина

Техред М.Моргентал

Корректор А.Мотыль

Редактор

Заказ 1416 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101 це относительно оси обрабатываемой детали;

С вЂ” постоянная величина, др — допуск на изменение силы деформирования.

2. Способ поп. 1, отличающийся

:.тем, что увеличение проекции усилия деформирования на направление радиальной составляющей силы резания осуществляют путем уменьшения угла установки ролика относительно резца.

3. Способ по и. 1, отличающийся

5 тем, что увеличение проекции усилия деформирования на направление радиальной составляющей силы резания осуществляют путем увеличения*усилия деформирования, P%3f

У р

Р,