Способ оценки обрабатываемости материалов
Использование: исследования материалов обработкой резанием. Сущность: в процессе обработкиматериалов регистрируется зависимость величины виброускорения заготовки от времени. По этой зависимости определяют три участка временного диапазона резания: вход инструмента , квазистационарный процесс резания и выход инструмента. Затем определяют значения кинетической энергии разрушения срезаемого слоя в конце каждого участка, по которым находят относительный коэффициент обрабатываемости. 1 табл.,3 ил.
СО)ОЭ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛ И СТИЧ Е С К ИХ
РЕСПУБЛИК (s1)s G 01 И 3/5
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4945514/08 (22) 26.03.91 (46) 07.05.93. Бюл, рв 17 (71) Харьковский политехнический институт им, В. И. Ленина (72) Н. В. Верезуб, С. И, Садовой и С, Н.Лавриненко (56) Подураев В, Н. Резание труднообрабатываемых материалов. M„1974, с. 65-78.
Подураев В, Н, идр, Исследование процесса резания методом акустической эмиссии. // Изв. вузов. Машиностроение, 1976, М 12, с. 160-163.
Изобретение относится к области исследования материалов обработкой резанием, в частности оценки обрабатываемости различных материалов, Цель изобретения — повышение точности оценки обрабатываемости материалов, Цель достигается тем, что исследуемый образец материала обрабатывают режущим инструментом и определяют его обрабатываемость, а с целью повышения точности при оценке обрабатываемости материалов в процессе резания регистрируют зависимость величины виброускорения заготовки от времени, по этой зависимости определяют три участка временного диапазона резания (вход инструмента, квазистационарный процесс резания и выход инструмента) и находят значепия кинетической энергии разрушения с резае мого слоя в кон це каждого участка, по которым, используя зависимость
Кобр.1
Твх.1/твх 1 + Ткв.1/Гкв,1 Твых.1/Гвых,1
Т <>>:. ">;;.»>:. „„;.>-;,„ ;,, 1
{54) СПОСОБ ОЦЕНКИ ОБРАБАТЫВАЕМОСТИ МАТЕРИАЛОВ (57) Использование: исследования материалов обработкой резанием, Сущность: в процессе обработки материалов регистрируется зависимость величины виброускорения заготовки от времени. По этой зависимости определяют три участка spcменного диапазона резания: вход инструмента, квазистационарный процесс резания и выход инструмента. 3атем определяют значения кинетической энергии разрушения срезаемого слоя в конце каждого участка, по которым находят относительный коэффициент обрабатываемости. i табл.,З ил. где Kp{jp, — относительный коэффициентоб- . рабаты ваемости;
Твх. 1 твх.2 - и — — - — приведенная энергия
Твх.1 твх.2 разрушения на участке входа инструмента для первого и второго материалов соответственно; ткв1 тк,2 - и — — приведенная энергия ткв.1 ткв.2 разрушения на участке квазистационарного процесса резания для первого и второго материалоз соответственно;
< вых.1 Твых2 и — приведенная энерГвых.1 живых.2 гия разрушения на участке выхода инструмента для первого и второго материалов соответственно, находят относительный коэффициент обрабатываемости и при условии, что значение приведенной энергии разрушения первого материала больше соответствующего значения для второго материала, полученное энаl чение кобр,>1- показывает, во сколько pas
1814049 обрабатываемость второго материала лучше, чем обрабатываемость первого материала.
Сопоставленный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый способ оценки обрабатываемости материалов отличается тем, что регистрируется зависимость величины виброускорения заготовки от времени, по этой зависимости определяют три участка временного диапазона резания (вход инструмента, квазистационарный процесс резания и выход инструмента) и находят значения кинетической энергии разрушения срезаемого слоя в конце каждого участка, по которым, используя зави=имость (1), находят относительный коэффициент обрабатываемости и при условии, что значение приведенной энергии разрушения первого материала больше соответствующего значения для второго материала, полученное значение
К<ь>,>1 показывает, во сколько раз обрабатываемость второго материала лучше, чем обрабатываемость первого материала.
На фиг. 1 изображена схема реализации предложенного способа оценки обрабатываемости материалов в процессе фрезерования, В качестве датчика регистрации сигналов вибрации (ускорения) применялся акселерометр 1 типа К4383, который крегился на обрабатываемую заготовку 2 Сигнал с акселерометра поступил на усилитель
3 мод. 2635 и регистрировался с помощью прибора 4, "Portable Data Recorder Teac SP31С" на магнитную ленту. Обработку сигналов проводили с помощью динамического анализатора 5 сигналов мод. 3562А, оснащенного миниЭВМ. Графическая интерпретация полученных результатов осуществлялась графопостроителем 6 мод.
75550А.
На основании машинной обработки графических результатов определения зависимости виброускорения заготовки от времени временной интервал процесса фрезерования разбит на три характерных участка, соответствующих моменту входа фрезы 7 в заготовку. квазистационарному процессу резания и моменту выхода инструмента, которые можно с большой точностью выявить на графике зависимости ускорения от времени (фиг. 2). Точность определения начала и конца каждого из трех участков временного диапазона фрезерования обеспечивается малым временным интервалом между точками регистрации(Лt =10 с), что позволяет с большой достоверностью регистрировать быстропротекающие процессы.
Кинетическая энергия элемента пластины обрабатываемого материала hdxdy c
h массой dxdy равна
g уЬдиг (-г — ) dxdy, где у — вес единицы объема обрабатываемого материала; дW — скорость;
Кинетическая энергия для всей заготовки обрабатываемого материала в процессе фреэерования
15
Так как акселерометр регистрирует ускорение колебания заготовки только по одной координате, т. е. И/(ф то кинетическая энергия определяется как
"г hY y (BW )2у
29 о где = «Га(г) бт-S; дW дт а — ускорение колебания обрабатываемой заготовки
S — площадь графика а (ф х
ТогдаТ= j S dx =
29 о
У Ь ух у m где m — - масса заготовки, Таким образом, кинетическая энергия разрушения срезаемого слоя обрабатываемого материала пропорциональна квадрату площади графика зависимости ускорения от времени.
Для объективной оценки энергии разрушения срезаемого слоя обрабатываемой заготовки значение энергии отнесено ко времени на каждом иэ изучаемых участков.
Таким образом, материал, кинетическая энергия разрушения срезаемого слоя которого имеет большое значение, обладает худшей обрабатываемостью.
В качестве примера приведены результаты обработки экспериментальных данных для трех материалов: стали 40Х, стали 45 и стали 40 при фрезеровании этих материалов с различными скоростями резания
55 (V=30...180 м/мин) и постоянными значениями подачи (Si=0,1 мм/зуб) и глубины резания (t=1 мм).
В результате машинной обработки зависимостей величины виброускорения от
1814049 времени (типовая картина графиков, отражающих эти зависимости, представлена на фиг, 2) для каждого из материалов выделялись временные интервалы входа инструмента, квазистационарного процесса резания и выхода инструмента и по указанным в описании формулам рассчитывались значения кинетической энергии разрушения срезаемого слоя в конце каждого из трех участков. Для объективной оценки энергии разрушения среэаемого слоя величина кинетической энергии разрушения приводилась к временному диапазону рассматриваемого интервала (— ", " ; ы") и строились графики завигВх. ткВ. Вых. симости этой приведенной энергии к варьируемому режиму резания, в частности к скорости резания (фиг, 3). На основании полученных графиков определяли относительный коэффициент обрабатываемости для сравниваемых материалов, Результаты сведены в таблицу.
Из полученных расчетов видно, что
V=30 м/мин сталь 45 обрабатывается лучше стали 40Х в 1,47 раза, сталь 40 обрабатывается лучше стали 40Х в 1,65 раза, сталь 40 обрабатывается лучше стали 45 в 1,29 раза и т. д„т. е, наилучшей обрабатываемостью обладает материал, у которого энергия разрушения будет наименьшей на каждом из трех участков. Оценка кинетической энергии разрушения на этапе входа и выхода
5 режущего инструмента позволяет с высокой точностью оценить обрабатываемость материалов с поверхностным упрочнением (обработка по корке, поверхностный наклеп, модифицированные материалы) и материа10 лов, имеющих гетерогенную структуру (композиционные материалы), Формула изобретения
Способ оценки обрабатываемости ма15 териалов, заключающийся в том, что проводят предварительную обработку режущим инструментом образца из исследуемого материала и измеряют параметр, характеризующий процесс резания, по которому
20 оценивают обрабатываемость исследуемого материала, отличающийся тем, что, с целью повышения точности оценки, обрабатываемость оценивают с учетом значений кинетической энергии разрушения срезае25 мого слоя, определяемых для участков врезания инструмента в образец, установившегося процесса резания и выхода инструмента из обрабатываемого образца.
1814049
1814049
80 ч инс/г/ои/-/е//гпа а З/:/ Ю дО /20 Г "/у///Л7
0 U b0 УО 40 lм гИ
Редактор
Заказ 3825 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
;00
TWAS
М
Я0
- 67 и и й7 ибозисчткщоонар//ый лр Осмоса
8о|хоЗ иНсп > ь/ " ЕИГП / /
Составитель Н, Верезуб
Техред М, Моргентал Корректор Л. Пилипенко
