Способ механической обработки твердых материалов

:ОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИ Г=СПУЬПИК 1)э В 23 В 1 НИЯ ИДЕТЕЛЬС АВТОРСКОМ ЕХАНИЧЕСКОЙ ОАТЕРИАЛОВание; в машиностретения: механдополнительнымнормально к повЙ плоскости с ииком под нагруэ5-50от нагруий ролик. 2 ил,(54) СПОСОБ М КИ ТВЕРДЫХ М (57) И с пол ьзо в Сущность изоб обработку ведут установленным резания в одно рушающим рол ставляющей 4 и Редразрушаюц(72) Э. Лушпа (56) Ве стр. 53,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМГ 1 РИ ГКНТ СССР ИСАНИЕ ИЗОБ л. %41 ровский металлургический Троско, А, Е. Проволоцкий, АВ. А. Сусланик машиностроения, М 6, 19ис 1 Изобретение относится к механической обработке материалов и может быть использовано при обработке твердых, хрупких материалов в машиностроении.Известны способы механической обработки с предварительным деформированием поверхностного слоя. подлежащего удалению,Известен способ обработки высоко- прочных материалов с опережающим пластическим деформированием. Но этот способ не применим для механической обработки таких твердых хрупких, материалов, как отбеленные чугуны, гранит, мрамор, так как эти материалы не поддаются пластическому деформированию и разрушаются по механизму хрупкого разрушения,Из описанных в литературе способов механической обработки с предварительным разрушением обрабатываемого слоя наиболее близким (прототип) к заявляемому является способ, описанный.в материалах статьи (2). На фиг. 1 изображена схема резания с предварительным разрушением поверхностного слоя, где предварительное разрушение поверхностного слоя детали 1 производят специально установленным клиновидным роликом 2. Согласно этому способу кл,1 новидный Ролик, опережая ре. эец 3, накатывает на обрабатываемой поверхности детали канавку - мощный концентратор напряжений и предразрушавт материал перед процессом резания, Способ по прототипу обладает существенными технологическими недостатками. При применении этого способа на обработанной по-, верхности детали образуются лункй глубиной 0,5-1 мм, Это происходит тогда, когда развивающаяся трещина, образуя скол металла в плоскости резания, заканчивает свой путь не в зоне действия концентратора напряжений, создаваемого вершиной резца, а захватывает и обьемы уже обработанного материала, т,е. трещи. на не всегда развивается по идеальной траектории АВ, а может развиваться и по траектории АС, захватывая металл уже обработанной поверхности и образуя на нем лунки. Мощность концентратора напряжений, создаваемого вершиной резца. окззы 1773560вается недостаточной для того, чтобы замкнуть трещину и зоне его действия. Исключить появление лунок на обработанной поверхности можно, уменьшив усилие на предразрушающем ролике, Но при этом существенно снизится производительность обработки с предразрушением. Образование лунок на обработанной поверхности исключает применение резания с пред- разрушением на чистовых операциях,Цель изобретения - улучшение качества за счет создания дополнительной зоны предразрушенного материала и регулирования процесса трещинообразования.Поставленная цель достигается тем, что обработку ведут дополнительным роликом, установленным нормально к поверхности резания в одной плоскости с пред- разрушающим роликом под нагрузкой, составляющий 45-50 оот нагрузки на предразрушающий ролик, при этом вершина дополнительного ролика отстоит от поверхности. образованной пересечением обработанной поверхности и поверхности резания, на величину 0,3-0,5 длины образующей поверхности резания.На фиг. 2 представлена схема предлагаемого способа, включающая обрабатываемую заготовку 1 предразрушающий ролик 2, резец 3. дополнительный ролик 4.Сущность предлагаемого способа заключается в следующем,На обрабатываемую деталь воздействуют сразу два клиновидных ролика, Они установлены под нагрузкой в одной вертикальной плоскости. Ролик 2 выполняет функцию предразрушения материала перед процессом резания. Дополнительный ролик накатывает канавку греугольного профиля на поверхности резания. При этом в зоне силового действия ролика 4 в материале образуется область повышенной концентрации напряжений. Концентратор напряжений, создаваемый дополнительным клиновидным роликом, будет достаточно мощным, чтобы отклонить развивающуюся магистральную трещину, инициированную предразрущающим роликом 2, в зону действия напряжений. создаваемых вершиной резца и клином дополнительного ролика 4. Теперь магистральная трещина, образующая скол металла в результате действия предразрушающего ролика 2, развивается не по траектории АВ (фиг, 1), как в условиях прототипа, а по траектории АС (фиг. 2), уже не захватывая объемы обработанного металла и не образуя нежелательных лунок на обработанной поверхности.роисходит своеобразное энергетическое регулирование процесса трещинообраэования.5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 При накатывании дополнительным клиновидным роликом винтовой канавки на поверхности резания образуется еще одна эона искусственно внесенных напряжений. В этих обьемах металла образуется сеть макро- и микротрещин как результат действия напряжений, что снижает прочность материала.Резец, снимая ослабленный поверхностный слой металла, уже совершает меньшую работу, чем при обычном резании с предразрушением, так как часть работы уже выполнена дополнительным клиновидным роликом. Нагрузка на резец при этом уменьшается, стойкость его повышается, что позволит повысить производительность обработки материалов с предварительным разрушением поверхностного слоя,Проведенные экспериментальные исследования показали, что оптимальной нагрузкой Рг на дополнительный ролик будет нагрузка, составляющая 45-50 от нагрузки на предразрушающий ролик Р 1. Уменьшение значения усилия на дополнительный ро. лик Р 2 до значений, меньших чем 45 от величины усилия на предразрушающий ролик Р 1, создает ситуацию, когда напряжения, создаваемые дополнительным роликом, окажутся недостаточно мощным, чтобы вывести магистральную трещину, созданную предразрушающим роликом и образующую скол металла на поверхности заготовки в зоне СД (фиг. 2) Трещина в этом случае может проскочить и в зону уже обработанного металла и выйдет на поверхность в зоне ДВ. На обработанной поверхности образуется нежелательная лунка.Увеличение нагрузки Р 2 на дополнительный ролик более чем на 50 оот значения усилия Р 1 на предразрушающий ролик не оказывает положительного влияния на процесс резания с предразрушением, Хотя при этом создаются условия для выхода магистральной трещины, образующейся от действия предразрушающего ролика в зоне СД (фиг. 2 но зто не приводит к более значительному предразрушению материала в зоне действия дополнительного ролика и заметного снижения напряженности процесса резания, уменьшения нагрузки на режущее лезвие инструмента не наблюдается. Усилие на дополнительный ролик Р 2 следует брать в пределах 45-507 О от усилия на предраэрушающий ролик Р 1.Экспериментальными исследованиями установлено, что дополнительный ролик не должен далеко отстоять от точки О (фиг. 2) концен 1 раторэ напряжений. создаваемого вершиной резца, Увеличение расстояния СД снил.;1.т производительность обработкии стойкость резца, т.к. в этом случае меньшие объемы металла ослаблены трещинами и предразрушены перед действием резца, Хотя выхода трещин на обработанную поверхность и образования лунок на ней происходить не будет. При уменьшении расстояния СД (фиг. 2) увеличивается вероятность выхода трещин на поверхность уже обработанного металла и появления лунок, Оптимальной, как показали эксперименты, будет величина СД, равная 0,3- 0,5 длина образующей поверхности резания ЕД (фиг. 2).Способ осуществляют следующим образом,Обрабатывались прокатные валки из отбеленкого легированного чугуна марки СПХН, твердость поверхностного слоя 62-65 НЯС, диаметр валка 550 мм, длина 1500 мм. Обработка велась резцом, оснащенным твердосплавной пластиной марки ВКЗМ, геометрия режущего лезвия: у= 45, гр 1 = 10.= 10".А = 12 Я = О, г =1 мм,Обрабатываемый валок устанавливается на вальцетокарном станке, на суппорте станка дополнительно закреплялось специальное устройство, содержащее предраэрушающий и дополнительный ролики и механизмы их нагружения. Параметры режима резания были следующие; глубина резания т = 3 мм, подача Я = 1,2 мм/об,скорость резания Ч0,27 м/с. усилие внедрения предрзрушающего ролика Р 1 = 4000 Н,усилие внедрения дополнительного роликаР 2 = 2000 Н,величина СД =. 0,4 ЕД. На обра 5 ботанном предлагаемым способом валкелунки на обработанной поверхности не образовывались, а производительность обработки по сравнению с обычным резанием спредраэрушением возросла на 30%,10 Формула изобретения1. Способ механической обработкитвердых материалов предразрушающимроликом и резцом с предварительным раэрушенйем поверхностного слоя. о т л и ч а 15 ю щ и й с я тем, что, с целью улучшениякачества за счет создания дополнительнойзоны предразрушенного материала и регулирования процесса трещинообразования, обработку ведут дополнительным20 роликом, установленным нормально к поверхности резания в одной плоскости спредразрушающим роликом под нагрузкой, составляющей 45-507 ь от нагрузки на предразрушающий ролик.25 2. Способ по и. 1, отл ич а ю щи йс ятем, что вершина дополнительного роликаотстоит от поверхности, образованной пересечением обработанной поверхности иповерхности резания, на величину 0,330 0,5 длины образующей поверхности резания,1773560 Составитель Э. ТроскоРедактор С. Кулакова Техред М.Моргентал Корректор М, Ткач оизводственно-издательский комбинат "Патент",г, Ужгород, ул.Гагарина. 101 аказ 3889 ВНИИПИ Тираж Подписноедарственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5