Способ выбора марки инструментального материала

(19) 111) 51)5 6 01 й 3/58 ТЕНИ ЕТЕЛ ЬСТВУ АВТОРСКОМУ о Н СТРУ- ообрая выбоа для енто в. шение ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ И(71) Институт сверхтвердых материаУССР(56) Авторское свидетельство СССРМв 369466, кл. 6 01 К 3/58, 1970,Авторское свидетельство СССРМ 1202715, кл, В 23 В 1/100, 1984,Авторское свидетельство СССРКг 1486886, кл, 6 01 И 3/58, 1987.(54) СПОСОБ ВЫБОРА МАРКИ ИМЕНТАЛЬНОГО МАТЕРИАЛА(57) Изобретение относится к металботке и может быть использовано длра инструментального материаизготовления режущих инструмЦелью изобретения является пов Изобретение относится к металлообработке и может быть использовано для выбора инструментального материала для изготовления режущих инструментов,Известен способ выбора рациональной марки инструментального материала, основанный на проведении ресурсных испытаний на износостойкость одновременно нескольких ножей инструмента из различных материалов при фрезеровании образцов из обрабатываемого материала при постоянном режиме резания.Недостатком этого способа является высокая трудоемкость и малая информативность, так как оценка режущих свойств инструмента осуществляется на основе результата опыта при одном значении скорости резания и лишь по одному критерию - износостойкость. точности преимущественно при чистовой лезвийной обработке поверхностей нежестких деталей. Из нескольких материалов изготавливают режущие инструменты, обрабатывают ими образцы из одного и того же материала и определяют параметр, по которому производят выбор, Обработку осуществляют при изменяющейся во времени в одной и том же для всех материалов диапазоне скорости резания, В качестве параметра определяют силу резания и выбирают материал с минимальным значением разности между максимальным и минимальным значениями силы резания. При этом наиболее целесообразно минимальную разность между максимальными и минимальными значениями силы резания определять для минимальных значений максимальной и минимальной силы резания, 1 табл.1 ил,Известен способ выбора рациональногоинструментально материала, включающий допределение зависимости износа сравниваемых материалов от скорости резания с построением графиков этой зависимости ивыявлением материала с минимальной интенсивностью износа в заданных условиях, Опри этом интенсивность износа определяют СОкак отношение площади изъянов и других по- Овреждений на передней или задней поверхности инструмента к площади контакта ффстружки с передней или обработанной поверхности с задней поверхностью инструмента,причем поверхности инструмента предварительно доводят и полируют до В = 0,08-0,05мкм, а величину интенсивности износа определяют после 1-2 мин резания,Недостатком этого способа является относительно большая трудоемкость подго 1772689товки инструмента, проведения .и обработки результатов опытов, а также малая информативность из-за оценки режущих свойств инструмента по одному критерию на основе опыта при одном значениискорости резания,Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ выбора рациональной марки инструментального материала, заключающийся в том, что в качестве характеристики режущих свойств инструмента используют одну из характеристик процесса резания - длину так называемого участка упрочнения контакта стружки с передней поверхностью инструмента. При этом из нескольких материалов изготавливают режущие инструменты, обрабатывают ими с одинаковыми режимами образцы из одного материала, после резания на каждом инструменте определяют с помощью микроскопа длину участка упрочнения - длину пластического контакта передней поверхности со стружкой, Считают, что рациональной маркой инструментального материала является материал, имеющий наибольшую длину участка упрочнения.Этому способу по информативности присущи недостатки указанных выше способов, а иэ-за сложности определения длины пластического контакта стружки с передней поверхностью инструмента недостатком его является, очевидно, и весьма невысокая точность, Кроме того, из теории резания известно, что при большей длине участка пластического контакта стружки с инструментом имеет место больший коэффициент усадки стружки, следовательно, и большая сила резания и глубина наклепан- ного слоя, Выбранная марка материала по указанному в этом способе критерию режущих свойств инструмента, очевидно, прйгодна пиаь для черновой или (в ряду случаев) попучистовой,обработки поверхностей деталей с высокой жесткостью, когда главным требованием к инструменту является его износостойкость при одном значении скорости (температуры) резания.Целью изобретения является повышение точности определения рациональной марки инструментального материала преимущественнопри чистовой лезвийной обработке поверхностей нежестких деталей при изменяющихся во времени в широком диапазоне режимах резания.Эта цель достигается тем, что способ выбора марки инструментального материала, заключающийся в том, что из нескольких материалов изготавливают режущие инструменты; обрабатывают ими образцы иэ одного материала и определяют параметр, по которому производят выбор, отличающийся тем, что с целью повышения точности преимущественно при чистовой леэвийной обработке поверхностей нежестких деталей, обработку образцов осуществляют при изменяющейся во времени в одном и том же для всех материалов диапазоне скоростирезания, в качестве параметра определяют 10 силу резания и выбирают материал с минимальным значением разности между максимальным и минимальным значениями силы резания,При этом минимальную разность между 15 максимальными и минимальными значениями силы резания наиболее целесообразно определять на графике зависимости силы резания от скорости резания с минимальным значением максимальной и минимапь ной сипы резания.Заявляемый способ выбора рациональной марки инструментального материала поясняется следующим примером его реализации при попучистовом резании зака ленной стали 45 (НВСв 50, 53) резцами (у=10; а=а 1 15 О; у =45 р 1= 15 О;1=0; гв=О) из различных сверхтвердых материалов (зльбор-Р, белбор, гексанит-Р, киборит) с режимами: глубина резания 1=0,2 мм;30 подача Я=О,ОЗ мм/об; скорость резания7=30-220 м/мин (0,53,67 м/с).Брали цилиндрическую заготовку из закаленной стали 45 (НВСэ 5053) и резцы с механическим креплением пластин из раз личных инструментальных сверхтвердыхматериалов: эльбора-Р, белбора, гексанита- Р, киборита и осуществляли резание на токарно-винторезном станке мод, 1 К 62. При этом резцы закрепляли в трехкомпонент ном динамометре, с помощью которого прирезании на каждой ступени скорости резания (О;5; 0,67; 1,0, 1,33; 1,5; 2;О; 2,67; 3,67 м/с) при =0;2, мм и 3=0 08 мм/об измеряли составляющие, силы резания.45 По измеренным значениям составляющей сипы резания - Р, для каждого материала . инструмента строили графики зависимости Р = 1(Ч)показанные на чертеже, где кривая 1 - . эльбор Р,2 - белбор, 3 - 50 гексанит-Р, 4- киборит, Отметим, что характер зависимости от скорости резания других составляющих (Ру, Рх) сйлы резания аналогичен зависимости Р=Щ, На каждом графике зависимости Р=1(Ч) определяли 55 значения.Рлвах Ргви и. разности (Ргвах. Рлвь), соответствующие диапазону больших скоростей эа пределами наростообраэования, которые приведены в таблице 1, Поминимальной разности(Ревах - Рпь) = 9.0 Н1772689над чертой указано значение составляющей силы резания, а под черной - эначенисоответствующей ему скорости резания. при минимальных значениях Ртах = 85 Н и Рщь = 76 Н выбрали рациональный экспериментальный материал - киборит, который удовлетворяет требованиям минимальной энергоемкости процесса резания во всем диапазоне скоростей резания и, очевидно, оеспечивающий меньшую шероховатость и наклепанность обработанной поверхности, что является весьма важным для получистовой и чистовой обработки, особенно, нежестких сложного профиля деталей с переменными сечением среза на автоматизированных системах металлообработки.При неимении динамометра заявляемый способ может быть реализован посредством определения зависимостей коэффициент усадки стружки Кг от скорости резания Ч, поскольку, как известно, характер зависимости К=ф/) аналогичен характеру зависимости Р=1(Ч), При этом значения К могут быть определены весовым или другими известными методами. Рациональную марку инструментального материала следует выбирать по минимальным значениям К 1 вах, Кгпп,разнОсти Кпах = К 1 гпгл)Технико-экономическая эффективность заявляемого способа заключается в том, что он позволяет просто и быстро выбирать рациональную марку инструментального материала преимущественно для случаев получистовой и чистовой обработки, в том числе сложных поверхностей нежестких деталей, при изменяющихся во времени режимах резания. Точность этого способа определяется точностью метода измерения сил резания и точностью воспроизведения результатов опыта. При использовании ди. намометра УДМконструкции ВНИИинструмент, который применялся нами при реализации способа, точность измерения сил резания бь 1 ла5 (на приведенных графиках зависимости Р-Ч точки соответствуют средним значениям сил при пяти замерах).Точность способа-прототипа определяется точностью измерения длины участка 5 упрочнения, которая не может быть высокойиэ-за трудности выявления границы между пластическим и упругим участками контакта стружки с инструментом. Поэтому точность определения длины участка упрочнения - 10 длины пластического контакта в лучшем случае оценивается величиной Л = 115;,Таким образом, точность заявляемогоспособа не менее, чем в три раза выше точности способа-прототипа, Кроме того, заяв ляемый способ одновременно решаетзадачу выбора инструментального материала по критерию минимума энергозатрат на процесс резания и критерию обеспечения высокого качества обработанной поверхно сти, В то время как при реализации способа-прототипа, очевидно, исходя из научных положений авторов, выбор марки инструментального материала осуществляется лишь по критерию наибольшей стойкости, 25 Формула изобретенияСпособ выбора марки инструментального материала, заключающийся в том, что из нескольких материалов изготавливают режущие инструменты, обрабатывают ими 30 образць 1 из одного и того же материала иопределяют параметр, по которому производят выбор, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности преимущественно при чистовой лезсийной обработке поверхностей нежестких деталей, обработ ку образцов осуществляют при изменяющейся во времени в одном и том же для всех материалов диапазоне скорости резания, в качестве параметра определяют силу резания и выбирают материал с минимальным 40 значением разности между максимальными минимальным значениями силы резания.1772689 ЗЗ 7 орректо рлова з 3841 ТиражВ НИИПИ Государственного комит113035, Москва,НТ ССС Па ород, ул.Гагарина ЬСКИ Редак Зака Производственно-изд оставитель А.Виноградехред М.Моргентал Подписное ета по изобретениям и открыт Ж-ЗБ, Раушская наб., 45