Способ обработки резанием

(19) 1 0 51)5 И ГКНТ СССР ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКО ВИДЕТЕЛЬСТВ Изобретение отке и может бы троении при обЦелью изобр ие технологиче овме ения отд относится к металлообрать использовано в машино- работке тел вращения.етения является расширеких возможностей за счет лочно-упрочняющей обра 2 Р = - ,Рдсоставляющая силы ре- коэффициент трей части инструмента материала рематериал заготовк полните вдют в с а.ательноготи от силыношению ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ(71) Тольяттинский политехнический инстиТУТ(54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ РЕЗАНИЕМ(57) Изобретение относится к металлообработке и может быть использовано в машиностроении при обработке тел вращения.Целью изобретения является расширениетехнологических возможностей за счет совмещения отделочно-упрочняющей обработки. Для этого к резцу прикладывают нс щботки.указанструментутельное дврезания, ают за счетмой заготкоторый пеальных колпроцессе епадающемВеличзаготовке ная цель достигается тем, что инэадают тангенциальное колебаижение вдоль вектора скорости процесс обработки осуществлякинетической энергии, сообщаеовке с помощью инструмента, риодически с частотой тангенциебаний прижимают к заготовке в го движения в направлении, совс движением резания заготовки. ину силы прижатия инструмента к назначают в зависимости от главсилу, прижимающую ее к заготовке, действующую в полупериоды колебательного движения резца в моменты совпадения ее с направлением главного движения резания, причем величину поджимающей силы назначают в зависимости от главной составляющей силы резания из соотношения Р = 2 жи Рг,гдето - коэффициент трения; Р - главная составляющая силы резания, а частоту и амплитуду колебательного движения резца назначают из соотношения А 11-5 Р/а, где А и 1 - соответственно2амплитуда и частота колебательного движения резца; гп - масса заготовки. Одновременно с приложением силы резец 1 разворачивают в сторону уменьшения заднего угла. 3 з.п.ф-лы, 6 ил. ой составляющей силы резания по соотноВ процессе приложения д ой силы инструмент разворач ону уменьшения его заднего у Частоту и амплитуду кол вижения назначают в зависим езания и массы заготовки по с Ад 15 - . 2 Рг гпгде А и 1 - соответственно амплитуда и частота колебательного движения инструмента:гл - масса заготовки,Разворот инструмента осуществляют, во-первых, с целью снижения нагрузки, вызванной действием дополнительной силы, на вершину резца и исключения его поломки, Во-вторых, разворот используют для снижения шероховатости обработанной поверхности и реализации условий поверхностного пластического деформирования заготовки, Максимальная величина угла разворота соответствует значению заднего угла, В зависимости от прочности инструмента и требований к шероховатости изделия на практике могут быть использованы любые значения угла разворота инструмента в диапазоне от нуля до максимального значения.Разворот резца может осуществляться вокруг его главной или вспомогательной режущей кромки. В первом случае в сторону уменьшения главного, а во-втором - вспомогательного заднего угла.упрощение реализации известного способа вибрационного резания обеспечивается за счет того, что исключается необходимость вращения загоовки с помощью специального привода, Колебания резца используются не только в традиционном направлении для повышения качества обработки и стойкости инструмента, но и для сообщения заготовке движения резания, Предлагаемый способ позволяет исключить необходимость в предварительной обработке тех поверхностей заготовки, которые используются при закреплении в зажимном приспособлении для восприятия сил резания и псредачи крутящего момента заготовке. Потребуется лишь обработка базовых (ориентирующих) поверхностей, Это ведет к уменьшению числа установов (перестановок) заготовки, позволяет сократить вспомогательное время и повысить точность обработки, Исключаются искажения формы изделия, вызванные деформацией заготовки силами зажима в приспособлении и передачей крутящего момента и от эоны закрепления до зоны резания,Расширение технологических возможностей проявляется также в том, что при периодическом поджиме инструмента по его задней поверхности к заготовке реализуется процесс поверхностного пластического деформирования (подобно ударной чеканке), который позволяет обеспечить снижение шероховатости и упрочнение обрабатываемой поверхности, Таким образом процесс резания совмещается с отделочно 5 10 15 20 30 35 40 45 50 55 упрочняющей обработкой и исключается необходимость в проведении дополнительной финишной операции обработки. При определенном соотношении частоты и амплитуды колебаний инструмента способ обеспечивает также дробление стружки,На фиг. 1 - 5 представлены схемы реализации способа; на фиг, 6 - графики изменения скорости вершины резца относительно заготовки,В процессе осуществления способа резец 1 и заготовка 2 занимают ряд последовательных положений (фиг,1). В условно принятом исходном положении резец 1 размещен так, что его задняя поверхность образует угол а с обработанной поверхностью, Затем резец 1 разворачивают относительно вершины на угол а в сторону уменьшения этого угла до значения а = О. При этом задняя поверхность резца соприкасается с обработанной поверхностью (фиг,2). Одновременно с разворотом резца к нему прикладывают дополнительную силу Р, действующую по нормали к обработанной поверхности, Между резцом и заготовкой возникает дополнительная сила трения. При этом резец перемещают в направлении, совпадающем с движением резания заготовки. Вместе с резцом в направлении вектора скорости резания Ч под действием силы трения перемещается заготовка, запасая кинетическую энергию (фиг,3). Резец 1 разворачивает относительно вершины в сторону увеличения заднего угла до его исходного значения а (фиг.4). В этот момент дополнительную силу Р уменьшают до нуля. Затем резец 1 перемещают в исходное положение (фиг.5), При этом заготовка движется навстречу резцу под действием запасенной кинетической энергии и осуществляется процесс резания. Далее цикл повторяется.При гармонических колебаниях скорость вершины резца Ч изменяется по закону синуса с периодом Т=1/5, где 1 - частота колебаний (фиг.б), При движении вершины резца в направлении резания скорость заготовки Ч совпадает со скоростью инструмента Чп в период времени 11, В этот момент происходит накопление кинетической энергии заготовки, В период времени т 2 запасенная кинетическая энергия заготовки расходуется на преодоление силы резания Р При этом скорость заготовки Ч уменьшается практически по линейному закону до значения Чмин. Как показали аналитические исследования, минимальная скорость движения заготовки Чмин приближается к Чмакс - 2 77 А т с увеличением частоты 1 иамплитуды А колебаний инструмента, СоотВетвенно к Чмакс приближается и средняя скорость движения заготовки.П р и м е р. По предлагаемому способу производили обработку цилиндрической заготовки из стали 45 массой т = 2 кг. Резец с 5 пластиной из Т 15 Кб имел следующие параметры: передний угол у = 5, главный задний угол а = 8, главный угол в плане р =о=90, вспомогательный угол в плане р 1 = Оо, вспомогательный задний угол а 1=3. Режи мы обработки: глубина резания= 0,2 мм, продольная подача Я = 0,1 мм/об, Расчетное значение силы резания Р = 58 Н. Режимы колебательного движения резца устанавливались на основе представленной 15 выше зависимости: частота колебаний вершины резца 1 = 1000 Гц, амплитуда 0,16 мм. Максимальная скорость колебательного движения резца Чмакс = 2 лА 1 =- 1 м/с, Резцу сообщали также крутильные колебания 20 вокруг вспомогательной режущей кромки (в плоскости, перпендикулярной оси вращения заготовки). Двойная амплитуда крутильных колебаний соответствовала величине вспомогательного заднего угла - Зо. В процессе обработки к резцу прикладывали пульсирующую силу Р = х Р =2 7 г 2 7 гР0,2 х 58 = 1820 Н, которую за полупериод колебаний резца плавно увеличивали от нуля до ЗО максимального значения, а затем плавно уменьшали, Измерения показали, что средняя скорость резания приближалась к максимальной скорости колебательного движения резца и соответствовала Чср = 0,9 м/с. Частота вращения заготовки соответствовала 344 об/мин. Шероховатость обработанной поверхности соответствовала В = =0,3 мкм. Поверхностный слой получил упрочнение на 45 Я, увеличения микротвердости.Формула изобретения 1. Способ обработки резанием, согласно которому заготовке сообщают вращение, а резцу - движение подачи, а также тангенциальное колебательное движение вдоль главного движения резания, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей за счет совмещения отделочной и упрочняющей обработки, к инструменту прикладывают силу, действующую в полупериоды колебательного движения резца во время совпадения его с направлением главного движения резания.2. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что величину силы поджима резца к заготовке назначают в зависимости от главной составляющей силы резания из соотношенияР = 2 к/иР,где Р, - главная составляющая силы резания;р - коэффициент трения. 3. Способ по и 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что одновременнс с приложением силы резец разворачивают в сторону уменьшения заднего угла.4, Способ по п,1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что частоту и амплитуду колебательного движения резца назначают в зависимости от главной составляющей силы резания и массы заготс вки иэ соотношенияА 11.5 Рг/в,где А - амплитуда колебательного движения резца;гп - масса заготовки;1 - частота колебательного движения.1703258 Составитель Д, КутеповТехред М.Моргентал Редактор С,Кулаков орректор О, Ципл Проиэвод.венца-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 каэ 19ВНИИПИ Гд,д Тиражтвенного комитета113035, Москва, Ж Подписноезобретениям и открытиям при ГКНТ ССРРаушская наб., 4/5