Способ определения устойчивости резания

 

Использование: в металлорежущих станках. Сущность изобретения: осуществляют резание инструментом детали при изменении технологических параметров. При этом измеряют физический параметр, характеризующий процесс резания, например, ЭДС резания, и по нему определяют верхнюю границу зоны возникновения заторможенного слоя в контакте инструмент- деталь. В качестве физического параметра также может быть использована температура резания, акустический сигнал, величина электромагнитного излучения из зоны резания. Изменение технологических параметров осуществляют за счет увеличения сечения среза, за счет подвода в зону резания дополнительной энергии, за счет наложения на инструмент высокочастотных колебаний. 8 з. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к металлорежущим станкам.

Известен способ определения устойчивости резания, заключающийся в том, что осуществляют резание инструментом детали при изменении технологических параметров и определяют верхнюю границу диапазона технологических параметров устойчивого резания по верхней границе зоны возникновения внутреннего трения пары инструмент-деталь [1]. При этом изменяют ширину среза.

Однако значительное изменение ширины среза не всегда возможно, в частности, на нежестких деталях, а сам известный способ трудно автоматизировать, что снижает его технологические возможности.

Целью изобретения является устранение отмеченного недостатка, т.е. расширение технологических возможностей.

Способ основан на том, что образование заторможенного слоя отображается на скоростных зависимостях физических параметров в виде характерного прогиба, а изменение условия резания однозначно влияет на скоростные границы возникновения этого прогиба [2].

С другой стороны, чем больше скорость резания, до которой на инструменте сохраняется заторможенный слой, тем (при прочих равных условиях) устойчивей процесс резания и система СПИД.

На фиг. 1 представлены скоростные зависимости ЭДС резания; на фиг. 2 - схема устройства для осуществления предлагаемого способа.

На фиг. 1 показаны две скоростные зависимости ЭДС резания E от скорости резания для пары сталь 18ХГТ-Т15К6, полученные на двух станках: 1 - на мод. Д20 фирмы Oerlikon (Швейцария) при большей жесткости системы СПИД и 2 - на мод. 1К62 при меньшей жесткости. Приняв за эталонные условия, соответствующие кривой 1, можно определить верхнюю границу зоны образования заторможенного слоя (V_э = 72 м/мин), в то время как для исследуемого станка (условий резания) эта величина V_х составит только 50 м/мин. Следовательно, во-первых, используемый станок обеспечивает меньшую устойчивость резания в сравнении с эталонным, а во-вторых, эти различия существенны, например, при V = =60 м/мин (см. фиг. 1) и нивелируется при V = 90 м/мин.

Из-за подобия кривых ЭДС, температуры резания (электромагнитной эмиссии) и акустической эмиссии из зоны резания от скорости резания [3] вместо ЭДС может быть использован любой из названных параметров.

Устройство для определения устойчивости (см. фиг. 2) содержит измерительный прибор 3, соединенный одной клеммой с инструментом (неподвижным 4 - слева или вращающимся 5 - справа), а другой клеммой - последовательно через регулируемый фильтр 6 частоты, управляемый вход которого соединен с задатчиком 7 частоты вращения шпинделя станка, и токосъемник 8 с обрабатываемой деталью 9(10). Прибор 3 снабжен поднастраиваемой шкалой 11 относительных значений устойчивости с фиксатором 12. Задатчик 7 частоты жестко связан со шпинделем станка. Выключатель В показан на фиг. 2 условно с целью совмещения вариантов устройства для неподвижного инструмента 4 и вращающегося инструмента 5.

Рассмотрим работу устройства на примере токарной обработки. При включении вращения детали 9 резец 4 образует пару, при контактном взаимодействии которой возникает ЭДС резания E. Изменяя частоту вращения детали в условиях резания и системе СПИД, принятых за эталонные, получают скоростную зависимость E(V), показанную на фиг. 1 (кривая 1). Возникающую ЭДС регистрируют посредством прибора 3. При достижении характерной для прогиба кривой E(V) скорости V_э (в данном случае V_э = 72 м/мин) подстраиваемую шкалу 11 прибора 3, ослабив фиксатор 8, передвигают так, чтобы стрелка прибора совместилась с делением "1" (100%) шкалы.

При оценке устойчивости резания в дальнейшем положение шкалы фиксируют фиксатором 12.

При последующем резании в других условиях, на другом станке для той же пары резец 4 - деталь 9 и режиме получали другую кривую E(V) - 2 на фиг. 1.

Как при первом, так и при последующих проходах в канал измерения ЭДС E попадает паразитный высокочастотный, зависящий от частоты вращения шпинделя станка, сигнал, который отфильтровывается регулируемым фильтром 6, управляемым в зависимости от частоты вращения задатчиком 7 частоты.

Смещение характерного прогиба отражается на показаниях прибора в виде участка резкого увеличения показаний. Последующее значение, соответствующее скорости V_х на фиг. 1 (здесь 50 м/мин), будет меньше "1" (100%). В данном случае оно составляет · 100 % ≈ 86,7 %♂ . Легко могут быть определены и соответствующие скорости, либо по показаниям задатчика 7 частоты с учетом диаметра обработки (фрезы 5), либо исходя из соотношения V_x≈ V , где E_x и E_э - соответствующие значения ЭДС. То есть оценить устойчивость в ценном для технолога "скоростном" выражении.

Таким образом, при кратковременных испытаниях, т.е. оперативно, непосредственно при резании, следовательно, с максимальной достоверностью, и практически при любых условиях можно определить и количественно оценить устойчивость резания.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ РЕЗАНИЯ, заключающийся в том, что осуществляют резание инструментом детали при изменении технологических параметров и определяют верхнюю границу диапазона технологических параметров устойчивого резания по верхней границе зоны возникновения внутреннего трения пары инструмент - деталь, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей, измеряют физический параметр, характеризующий процесс резания, и верхнюю границу диапазона определяют для зоны возникновения заторможенного слоя по измеренному физическому параметру.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при определении физического параметра измеряют ЭДС резания.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при определении физического параметра измеряют температуру резания.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что при определении физического параметра измеряют акустический сигнал в зоне резания.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что при определении физического параметра измеряют величину электромагнитного излучения из зоны резания.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что изменение технологических параметров осуществляют путем прекращения подачи технологической среды.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что изменение технологических параметров осуществляют путем увеличения сечения среза.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что изменение технологических параметров осуществляют путем подвода в зону резания дополнительной энергии.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что изменение технологических параметров осуществляют путем наложения на инструмент высокочастотных колебаний.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2