Способ оптимизации процесса механической обработки

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХСПУБЛИК 19) (И) ц В 23 В 25 06 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИ ТЕТ СССР ОТНРЬПЪ 9 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНсвватвъств У К АВТОРСКОМ 08 4. Бюл. У 23дураев и А.В. КибальБ.Э.8. 8) ский ан Г.И. и др. Резашгиз, 1954,идетельство СССР Я 15/00, 1979.идетельство СССР3191/25-08,1982.ТИИИЗАЦИИ ПРОЦЕСОТКИ, при которо ое с В 2 е св 346 15ОСй А РАБ 8,1(54)(57) СПМЕХАНИЧЕСКО регистрируют амплитудное распределение сигналов акустической эмиссии, попараметрам которого определяют интенсивность износа режущего инструмента и выбирают параметры технологического процесса, обеспечивающиенаименьший износ, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения производительности, в качестве параметра, характеризующего износ режущегоинструмента, выбирают моду амплитудного распределения, изменяют оптимизируемый технологический параметр,определяют при этом значения моды ипо наибольшей ее величине определяютоптимальное значение технологического параметра.2510986Изобретение относится к машиностроению, в частности к способам выбора оптимальных технологических параметров процессов механической обработки, обеспечивающих наименьший износ режущего инструмента при наибольшей производительности труда.Известен способ определения оптимальных скоростей резания, основанный на проведении стойкостных испытаний, при этом оптимальная скорость резания определяется как скорость, при которой наблюдается наименьший износинструмента Г 1 1Данный способ имеет большую трудоемкость и материалоемкость.Известен способ оптимизации процесса резания, при котором регистрируют суммарный импульс упругих волн напряжений, генерируемых в зоне резания, и по нему выбирают оптимальные технологические параметры 2 3.Недостатками такого способа являются зависимость между суммарным ,импульсом упругих волн напряжений и износом режущего инструмента, что дает большую погрешность при определении оптимальных скоростей, особенно,цля труднообрабатываемых материалов, и невозможность определения оптимальной скорости, так как способ определяет диапазон оптимальных скоростей без строгого обоснования его границ.Известен также способ, при кото 35 ром регистрируют амплитудные распределения сигналов акустической эмиссии, определяют общее число импульсов амплитудного распределения и число импульсов, полученных в узком диапа зоне амплитуд, серединой которого является мода амплитудного распределения, а ширина не превышает 107 моды амплитудного распределения, и по соотношению указанных чисел импульсов определяют износ режущего инструмента 3 3.Недостатком указанного способа является трудоемкость его применения для оптимизации процессов механичес 50 кой обработки.Цель изобретения - повышение производительности способа.Данная цель достигается тем, что согласно способу оптимизации процесса механической обработки, при кото 55 ром регистрируют амплитудное распределение сигналов акустической эмиссии, по параметрам которого опреде 74ляют интенсивность износа режущего инструмента н выбирают параметры технологического процесса, обеспечивающие наименьший износ, в качестве параметра, характеризующего износ режущего инструмента, выбирают моду амплитудного распределения, изменяют оптимизируемый технологический параметр, определяют при этом значения моды и по наибольшей ее величине .определяют оптимальное значение технологического параметра.Оптимальным условиям обработки соответствует максимальное значение моды амплитудного распределения (АР) сигналов акустической эмиссии (АЭ). При этом износ режущего инструмента не влияет на проведение оптимизации, так как с увеличением износа растет дисперсия амплитудного распределения, а мода является постоянной величиной.Сущность способа для выбора оптимальной скорости заключается в следующем.С увеличением скорости резания увеличивается энергия соударения микронеровностей - источников волн напряжений в зоне контакта, т.е. увеличивается значение моды АР сиг,налов АЭ. При дальнейшем увеличении скорости резания начинает проявляться температурный фактор обработки. Это приводит к уменьшению прочностных свойств микронеровностей. Поэтому энергия соударения последних уменьшается, т.е. уменьшается значение моды АР сигналов ЛЭ, Однако общее число импульсов увеличивается за счет увеличения скорости резания. Таким образом, до точки излома, т.е. максимального значения моды АР, доминирующим является адгезионно-усталостный износ. При увеличении температуры в зоне контакта процесс адгезионного схватывания становится менее интенсивным, что приводит к повышению стойкости инструмента. В дальнейшем (за точкой излома) начинает доминировать диффузионный износ и стойкость инструмента падает, При этом точка излома является границей доминирующих адгезионного и диффузионного износов режущего инструмента, в которой суммарный износ является минимальным.АР сигналов АЭ при точении можно аппроксимировать нормальным законом распределения, д при фрезеровании3 109867тем же законом, но с положительнымкоэффициентом асимметрии, что объясняется прерывистым характером процесса резания (удар). Таким образом,математическое ожидание АР сигналов5ЛЭ при фрезеровании учитывает удар,а следовательно, не может являтьсяфизическим аналогом стойкости инструмента.Общее число импульсов и площадьпод кривой распределения с уменьшением скорости убывают по гиперболическому закону. С помощью этих характеристик можно определить оптимальный диапазон скоростей, а неединственную оптимальную скорость;на них влияет износ инструмента;для них нет математического пониженияоптимума, т,е. им присущи все те недостатки, которые рассмотрены при .анализе известных способов.На фиг, 1 показан пример оптимизации скорости резания, на фиг. 2оптимизация геометрии режущего инструмента на фиг. 3 - выбор смаэочЭ25но-охлаждающей жидкости, на фиг.4 -выбор материала; на фиг. 5 - выборчисла зубьев фрезы.П р и м е р 1. Оптимизация скорости резания (фиг. 1).Операция механической обработки -30фрезерование. Режимы обработки: 5 =31,5 мм/мин, 1 = 2,5 м, В = 25 мм,Фреза: 2 = 5, материал режущей частиР 6 М 5, с 1 = 20,1 мм, р= 14 , д,= 15ьц= 40 . Обрабатываемые материалы: З 5кривая 1 - ЭПпри НКС 24 ( Чорт=19,89 м/мин), кривая 2 - ЭП при НКС 41 (Ч,:- 12,5 м/мин), кривая 3 - ЭИ(Чп= 10 м/мин).П р и м е р 2. Оптимизация геометрии режущего инструмента (фиг.2).Операция механической обработки -точение. Резцы РК 6-ОМ с геометриейо орежущей части: с= 15 О, Ч= 90,=5= 0,2 мм, 3= 0 . Обрабатываемыйматериал РТ 1-О. Режимы обработки:Ч = 47,75 м/мин, 5 = 0,015 мм/об,- 0,1 мм. Оптимиэируемь 1 м параметром является угол т(топ = 0 ).П р и м е р 3. Выбор смазочноохлаждающей жидкости (СОЖ) при фрезеровании (фиг. 3).Режимы обработки: Ч= 31,41 и/мин,Ь = 65 мм/мин, 1= 1,25 мм, В = 25 мм.Фреза: = 5, материал режущей части 55 4 4Р 6 М 5, д = 25 мм, .=14 О, с = 15Ош = 40 Обрабатываемый материал ЭП(НКС 34) Применяемая СОЖ: кривая 4 - на воздухе (Л д,=38), кривая 5 - "Укринол" (Лы=39), кривая 6 -ОСМЗ (Ам ,= 56), кривая 7 - МР (оптимальная, так как А ы= 64).модыП р и м е р 4. Выбор материала обработки на основе его обрабатываемости при фреэеровании (фнг. 4).Режимы обработки: Ч = 20 мlмин, 5 = 63 мм/мин, = 1,24 мм, В = 25 мм. фреза: г = 5, материал рех;ущей части Р 6 М 5, г= 14 , о= 15 а= 40 . Обрабатываемый материал ЭП: кривая 8 НКС 41 (Ам,д,=42), кривая 9 - НКС 38 (Амид 50), кривая 1 0 - НКС 24 (оптимальная Амоды=П р и м е р 5. Выбор числа зубьев при фреэеровании (фиг. 5).Режимы обработки: Ч = 29 м/мин, 9 = 250 мм/мин, 1 = 5 мм, В = 20 мм. Обрабатываемый материал АМГ 6. Фреэа: д = 18,5 мм, материал режущей части Р 6 М 5, = 14 ф, о(= 15, а= 40 О. Число зубьев: кривая 11 - г = 5 (А ы=46), кривая 12 - 2 = 4 (Л. = 70), кривая 13 - 2 = 3 (оптимальное Лмо,=90). При реализации способа используюткомплект аппаратуры, состоящий изанализатора волн напряжений (АВНМ),нормализатора импульсов (НИ) амплитудного анализатора (АИ-6) ицифропечатающего устройства (БЗМ). Датчик крепят на шпиндель фрезерного и резцедержатель токарногостанков. Частота регистрации сигналов 0,1-2,0 мГц.Методика проведения экспериментоведина. Цифропечатающее устройствораспечатывает амплитудное распределение на ленте в виде двух колонокцифр: левая - номер канала (величинаамплитдуды), правая - соответствующеечисло импульсов в канале, По распечатке амплитудного распределения находят канал с максимальным числомимпульсов, который является модойамплитудного распределения В дальнейшем моды сравниваются,Использование предлагаемого способа акустической оптимизации процессов механической обработки позволяетповысить производительность и точностьнастройки техпроцесса.; 3 ЮЯ Составитель В, Влодавский Техред С.Мигунова Коррек Ильин Редактор С. Пека Подпиого комитета СССРий и открытийРаушская наб., д. 4/ каз 4307/8 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,Тираж 1037 ВНИИПИ Государствен по делам изобрете 113035, Москва, Ж, 528 О ЛЖО 20 40 60 80 Фиг. Я