Способ управления обработкой резанием материалов

)5 В 23 0 15/00 // В.23 В 1/О ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТВЕДОМСТВО СССР(71) Ижевский механический институт (72) Р.С,Музафаров, А.И.Хватов и С.В,Лимонова(56) Авторское свидетельство СССР М 1065085, кл. В 23 В 1/00, 1984,Ав горское свидетельство СССР М 1194582, кл. В 23. В 1/00, 1985. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ. ОБРАБОТКОЙ РЕЗАНИЕМ МАТЕРИАЛОВ(57) Использование: область обработки материалов резанием, а именно к определению оптимальной скорости резания неметаллических упругих материалов, например резины. Сущность; способ заключается в определении силы резания при обработке заготовки на различных скоростях резания. Причем определяют закономерности изменения силы резания по времени в период деформации неметаллического упругого материала режущей кромкой инструмента. предшествующий его срезанию, Оптимальную скорость резания назначают соответст- ь шей интенсивности роста времени в этот период. 2вующей наиболсилы резания иил. 1 табл.вам 1Изобретение относится к обработке ма- подачу, скорость вращения заготовки, аппатериалов резанием, а именно к определе-ратуру - динамометр и записывающий оснию оптимальной скорости резания циллограф; назначают диапазон скоростей неметаллических упругих материалов, на- резания (вращения круглого чашечногорез-: пример резийы, ца); проводят резание заготовки при различ- .Цель изобретения - расширение техно- ных скоростях резания в выбранномлогических возможностей при обработке диапазоне скоростей с записью на осциллонеметаллическихупругих материалов. графе диаграмм "сила резания - время" вНа фиг, 1. показана типовая зависи- период деформации неметаллического упмость изменения силы резания Р по вре-ругого материала режущей кромкой инструмени т, полученная при записи мента, предшествующий его срезанию.осциллограммы; на фиг. 2 - зависимости - Резание осуществляют через 25 м/с; на- Р-х йри различных скоростях резания Чь значают оптимальную скорость резания не-,Начертежахобозначеныуголенаклона - металлического упругого материала,зависимости Р- т,на участке предваритель-. соответствующую наибольшей интенсивно- ного деформирования неметаллического уп- сти роста силы резания по времени в период РУГОГО МатЕРИада, СИЛа РКРит, И ВРЕМЯ тРз, .ДЕфОРМаЦИИ МатЕРИаЛа, ПРЕДШЕСтВУЮЩЕй при которых начинается процесс резания. его срезанию.Способ осуществляется в следующей Положение об оптимизации скоростипоследовательности: определяют условия резания по диаграмме "сила резания - вре. резания, для которых проводится оптимиза- мя" установлено в результате проведения вция скорости резания, в т,ч. оборудование, Ижевском механическом институте комп- режущий инструмент, заготовку, режимы лексных исследований процесса резания резания - глубину резания, продольную неметаллических упругих материалов. на- Эпример, резины, каучука и т,п, применяемых при изготовлении деталей бумагоделательных машин, включая валы, облицованные резиной,Установлено, что на процесс резания неметаллического упругого материала оказывает влияние множество факторов, Выявлено, что наиболее высокопроизводительное резание осуществляется при использовании круглого чашечного резца с принудительным вращением и имеющим наименьшие значения угла заострения.Отмечено, что процесс резания включает две стадии; первая - предварительного деформирования заготовки в зоне резания и вторая последующая - непосредственно резание со снятием слоя неметаллического упругого материала. Эти закономерности характеризует и типовая зависимость изменения силы резания Р по времени т(фиг, 1), полученная при записи осциллограмм.Зависимость Р - г включает два участка: первый - интенсивного роста силы резания Р при предварительном дефармировании материала в зоне резания до критического значения силы Ркрит, за период времени до момента начала резания грез, второй - незначительного линейного увеличения силы резания впроцессе резания, вызванного в т,ч, и износом инструмента.Наибольший интерес с точки зрения оптимизации скорости резания представляет первый участок зависимости Р - х, характеризующийся кроме укаэанных характеристик и углом наклона е, При изменении условий. резания изменяется угол наклона е первого участка зависимости Р- г и величина критической силы Ркрит, при которой начинается процесс резания, Например, пои, увеличении скорости резания Ч типовые зависимости Р примут вид, приведен н.ый на фиг. 2, и каждая диаграмма будет характеризоваться своей величиной силы резания Ркрит. и углом наклона ц. Причем до определенной скорости резания угол наклона й будет уменьшаться, а затем - вновь увеличиваться, но менее интенсивйо,При проведении многочисленных экспериментов установлено, что наименьшее значение угла е на диаграмме Р- г будет соответствовать оптимальной скорости резания Чощ, при которой будет обеспечиваться наивысшая производительность обработки при сохранении качества обработанной детали шероховатости поверхности, точности размеров.Подобное изменение угла наклона е объясняется характером протекания процесса резания неметаллического упругого материала на скоростях, меньших, равных ибольших оптимальной.При любой скорости резания процессрезания неметаллического упругого матери 5 ала начинается лишь после перехода материала под действием режущей кромкиинструмента из упругого состояния в состояние характерное жестким неметаллическимматериалам,При скоростях резания, меньших оптимальной скорости, режущий инструментподвергают деформации сжатия большийобъем материала, прилегающего к вращающейся режущей кромке, Это предопределя 15 ет малоинтенсивное нарастание силырезания до значений Ркрит, с которых начинается процесс резания.По мере приближения к области оптимальной скорости резания скорость дефор 20 мации материала в зоне резанияувеличивается, материал при меньших значениях Ррит и меньших углах едостигаеттвердого состояния, при котором подвергается резанию.При оптимальной скорости резанияпроцесс объемного сжатия материала протекает наиболее интенсивно, зона резаниядостигает наименьших значений и состояние упругого материала характерное тверЗ 0 дому, приобретается практически в первый,момент нагружения. При оптимальной скорости переход материала из упругого состояния в твердое и последующее разрушение(срезание) происходят в небольшой областиЗ 5 материала(зона резания), прилежащей к режущей кромке принудительно вращающегося круглого чашечного резца. В этот моментсила резания Ркрит и угол е имеют наименьшие значения. Малые объемы деформации40 при оптимальной скорости резания предопределяют малое влияние на поверхностныйслой материала и, следовательно, его высокое качество,При скоростях резания выше оптималь 45 ной наблюдается небольшое возрастаниеугла е и силы Рр что связано с изменениемсвойств материала; увеличения площадиконтакта инструмента и заготовки в зонерезания из-эа увеличения зоны деформации, прилегающей и перемещающейся в месте с вращающейся кромкой чашечногорезца.Способ поясняется следующим образом.55На стенке мод, РТосуществляютточение вала, покрытого резиной Л.Резание производят принудительно вращающимся круглым чашечнцм резцом при следующих режимах: скорость вращения1816652 заготовки Чзг = 0,52 м/с; продольная подача Япр = 1,4 мм/об; глубина резания т = 3 мм,Оптимизацию скорости резания, в данном случае скорости принудительного вращения круглого чашечного резца Чкр,р, осуществляют в априорно выбранном диапазоне от 30 до 60 м/с,Ч м/с 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60 г,г а, 32 ЗО 30 2930 2830 27 26 25 2530 26 26 ЗО 27 В процессе резания заготовки осуществляют запись на осциллографе диаграмм "сила резания-время" до начала образования стружки через каждые 3 м/с с последующим анализом результатов. Результаты экспериментов приведены ниже;ЬНаибольшая интенсивность роста силы резания наблюдается при скорости 48 м/с, где угол я имеет наименьшее значение, из всех полученных - 25. Исходя иэ этого назначаем оптимальную скорость вращения круглого чашечного резца (скорость резания) равной 48 м/с.Формула изобретения 5 Способ управления обработкой резанием материалов, включающий предварительную обработку заготовки на различных скоростях резания, определение значений силового параметра и основную обработку 10 заготовки со скоростью резания, соответствующей определенному значению силового параметра, отличающийся тем,что,с целью расширения технологических возможностей при обработке неметаллических 15 упругих материалов, основную обработку,заготовки производят со скоростью, соответствующей наибольшей. интенсивности роста силы резания в период деформации материала заготовки режущей кромкой ин струмента,1816652 Редактор Е.Полионов роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101 аква 17 ВНИИ Составитель Р,МузафаровТехред М.Моргентал Корректор А,Мот Тираж Подписноеосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/б,