Способ определения оптимальной скорости резания

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ 56 9)спуБлик 3 В 1/О ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ ИЯ(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОНОЙ СКОРОСТИ РЕЗАНИЯ(57) Использование; в машинСущность изобретения; при резлей с покрытием в качестве исходметра принимают пористостьдетали. а в качестве оптимальноют скорость резания, при котороется минимальное изменениепористости, 4 ил.(71) Житомирский филиал Китехнического института,,з и С,А. о научно-тех 5, Хмельниц на елич Изобретене относится к механической расходование которнх на проведение длиобработке материалов лезаийным инстру- тельных исследований экономически нецементом.лесообразно йз-за их дороговизны,Известен способ определения опти- Определение оптимальнойскорости ремальной скорости резания, основанный на зания данным способом при обработке запроведении испытаний методом одйо- и готовок с покрытйем сопряжено с большим многофакторного экспериментов; расходом дорогостоящего обрабатываемоНедостатком способа является большая го материала.трудоемкость и сложность математической Известен способ определения оптиобработки результатов испытаний,мальной скорости резания по предварительно выбранному исходному параметруШирокое распространение получили процесса резания -"длине участка упрочнеразличные покрытия, тем или иным спосо- ния передней поверхности. инструмента. бами наносимые на рабочие поверхности Этот способ позволяет определять оптиизделий- мальную скорость резания при обработкематериалов с различными физико-механиОднако процессы нанесения покрытий ческими характеристиками,характеризуются сравнительно высокой се- Однако он неприменим при обработке бестоимостью, поэтому проведенйе дли- инструментами из ПСТМ, так как в этом слутельных испытаний этим способом для чаезатруднительноопределятьдлинуучастопределения оптимальной скорости реза- ка упрочнения на передней поверхности. ния при их обработке не всегда представля- Известен способ определения оптиется возможным, . м,"льной скорости резания по усадке стружДля обработки покрытий рекомендует- ки.ся применять инструменты из поликристал- Но его нельзя применять при обработке лических сверхтвердых материалов (ПСТМ), заготовокс покрытием. так как из-за элементиого характера стружки трудно определять ее усадку.Известен способ определения оптимальной скорости резания при помощи внутреннего сопротивления естественной 5 пары резец деталь.Но он неприменим в случае обработки токонепроводящими инструментами (например, при обработке инструментами из ПСТМ киборита). 10Оптимальную скорость резания можно определять при помощи шероховатости обработанной поверхности,Но при обработке заготовок с покрытием затруднительно определять шерохова тость (из-за влияния пористости).Наиболее близким к предлатаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ 20 определения оптимальной скорости реэания по изменению отношения среднегоабсолютного отклонения фактических площадей сечений микронеровностей обработанной поверхности от их номинальной величины к скорости резания, Так как за 25 исходный параметр принято изменение отношения среднегоабсолютного отклоненияфактических площадей сечений микронеровностей обработанной поверхности от ихноминальной величины к скорости резания, 30область применения способа значительнорасширяется, его можно использовать дляопределения оптимальной скорости резания при обработке различных материаловтоконепроводящими инструментами, в том .35числе инструментами иэ ПСТМ,Однако применение его при обработкезаготовок с покрытием, например, инструментами иэ ПСТМ, является трудоемким,ведет к увеличению расхода материалов покрытий для исследуемых заготовок, так какизносостойкость ПСТМ сравнительно высока и изменения в шероховатости обработанной поверхности можно будетзафиксировать только после обработки эначительной площади поверхности. Кроме того, относительно более высокая,износостойкость заготовок с покрытиемобъясняется в значительной мере их пористостью. При измерении шероховатости обработанной поверхности на базовой длинеизмерения могут быть расположены поры,что приводит к искажению результатов измерений и снижает точность определенияоптимальной скорости резания 55Целью изобретения является сокращение трудоемкости и повышение качествапри резании заготовок с покрытием. Послемеханической обработки, в результате пластической деформации, пористость обработанной поверхности по сравнению с исходной, полученной в процессе нанесения покрытия, уменьшается, а это ведет к ухудшению износостойкости, Исходя иэ эксплуатационных качеств обработанных поверхностей покрытий, нужно добиваться минимального изменения пористости в процессе механической обработки.Поставленная цель достигается тем, что в качестве исходного параметра процесса резания принимается наименьшая разница пористости исходной и обработанной поверхностей, Применение разницы пористости в качестве исходного параметра при определении оптимальной скорости резания объясняется тем, что пористость является показателем иэносостойких свойств поверхности покрытия и изменение пористости при обработке влияет на его эксплу- атационные свойства, Способ основан на том, что наименьшему изменению пористости покрытия соответствует оптимальная . скорость резания для данного обрабатываемого материала,На фиг, 1 представлен график зависимости раэницы пористости исходной и обработанной поверхностей покрытия П от скорости резания Ч; на фиг, 2 - схема закрытия пор в результате механической обработки; на фиг. 3 - заготовка с покрытием; на фиг,4 - образец для проведения испытаний,Характер эависимбсти изменения пористости от скорости резания обьясняется следующими причинами, При повышении скорости резания в связи с уменьшением сил резания, что ведет к уменьшению пластической деформации в зоне обработки, пористость будет уменьшаться менее интенсивно, следовательно. будет уменьшаться разница пористости исходной и обработанной поверхностей ЬП,В то же время процесс изменения пористости является достаточно сложным комплексным явлением, определяемым не только силовым фактором. но и тепловым, После достижения определенной величины температуры в зоне обработки улучшаются пластические свойства обрабатываемого материала покрытия. Нагрев до температуры 0,4 температуры плавления вызывает раэупрочнение поверхностного слоя, температура разупрочнения достижима при использовании рекомендуемого диапазона скоростей для покрытий. Одновременно наблюдается закрытие пор вследствие размягчения и бокового течения поверхностных слоев покрытия. Увеличение температуры в зоне резания с ростом скорости резания, приводящее к росту пластичности материала покрытия, способствует снижению пори1748956 45 покрытия детали, а в качестве оптимальнойпринимают скорость резания, при которой наблюдается минимальное изменение величины пористости. 50 стости и, следовательно, увеличению разницы между пористостью покрытия исходнойи пористостью покрытия после обработки,т.е. к увеличению ЬП (фиг. 1, участок кривой"б-в").Таким образом, изменение пористостиопределяется взаимным проявлением действия силового и теплового факторов процесса резания. интенсивность действиякоторых при каждой конкретной температуре, соответствующей определенной скорости резания, приводит к отличиюпористости после обработки от исходной.При определенной скорости резания достигается минимальное изменение пористости, т,е, минимизируется величина ЬП,которая соответствует оптимальной скорости резания Чсп.Способ осуществляется путем проведения стандартных испытаний,По стандартной методике определяютпористость исходной заготовки с покрытием (см. фиг, 3), Из заготовки изготовляют Мобразцов фиг, 4), Обрабать 1 вают эти образцы при скоростях Ч 1, Ч 2, Чз" ,Чй (при постоянных значениях подачи, глубины резания,геометрических параметров режущей частиинструмента). Диапазон скоростей резанияприобработке образцов ориентировочновыбирают с учетом априорной информациио скоростях резания для различных материалов, Подобная априорная информация позволяет сксратить время проведенияиспытаний. После обработки определяютпористость всех образцов П 1, П. Пз,Пи идля каждого из них определяют величинуизменения пористости по сравнению с исходнойЬПо П-Пп,где П - пористость исходной заготовки спокрытием,и - номер образца (п=1, 2, З,й).По величине наименьшего измененияпористости определяют оптимальную скорость резания данной заготовки с покрытием., Изобретение осуществляется следующим образом. 5 10 15 20 25 30 35 Методом газопламенного напыления наносят нэ заготовку (фиг. 3) покрытие толщиной 2,5 мм из порошка ПГН(ТУ 48-4206-158-82), Для получения более точных результатов проводят при серии испытаний. Определяют пористость покрытия по трем заготовкам. Она составляет 23,5%, Изготовляют из каждой заготовки по пять образцов (фиг. 4). Обработку производят на станке мд. 1 Д 11 резцом с механическим креплением пластины иэ киборита, Режимы резания и геометрические параметры режущей части инструмента: 5=0,15 мм/об;1=0.7 мм; -15; 10; ср=40; ср=15 =0 доп,=0,3 мм. Скорость резания выбирают ориентировочно по априорной информации с учетом технических возможностей станка: Ч 1=55 м/мин; Ч 2=69,3 м/мин; Чз=88 м/мин; Ч 4=110 м/мин; Ч 5=132 м/мин,После обработки пористость, определяемая для каждой скорости по трем образцам, составляет: П 1=16,5%; Пр=16,7%; Пз=19.3%; П 4=172%; П 5=15,0%, Разница пористости; П 1=23,5 - 16,5=7,0%: П 2=23,5 - 16,7=6,8%: Пз=23,5 - 19,3=.4,2%: П 4=23,5- 17,2=6,3%; П 5=23,5-15,0=8,5%, За оптимальную скорость принимают скорость резания Чз=88 м/мин. Применение предлагаемого способа определения оптимальной скорости резания позволяет сократить трудоемкость ее определения, добиться повышения качества при резании заготовок с покрытием за счет минимального изменения их эксплуатационных свойств,Формула изобретения Способ определения оптимальной скорости резания, включающий выбор исходного параметра процесса резания, проведения стандартных испытаний, о тл ич а ю щ и й с я тем, что, сцелью сокращения трудоемкости и повышения качества при резании деталей с покрытием. в качестве исходного параметра принимают пористость174 В 956 г,Ф Корректор Н Туп Редактор И.Ванюшки НТ СС Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 10 Заказ 2550 ВНИИПИ Гос Составитель Л.ПолонскийТехред М.Моргентал Тираж Подписноественного комитета по изобретениям и открытиям при 113035, Москва, Ж, Раушская нэб 4/5