Способ определения оптимальной геометрии передней поверхности режущего инструмента

ОП ИСАНИ ЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик 975221В 23 В 27/О присо Гасударственные коми 23) Приорит О 2. Бюллетень4описания 28.1 .82(53) УДК 621.9. .02 (088.8) ковано 23.1 публикован делам лэебретени и открытийвторбретен Ильи явител 4) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИМАЛЬНОЙ ГЕОМЕТРИ ПЕРЕДНЕЯ ПОВЕРХНОСТИ РЕЖУШЕГО ИНСТРУМЕНТА Изобретение относится к обработке металлов резанием и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства при обработке деталей из металлов,преимущественно мягких труднообрабатываеемых сплавов, упрочняемых при деформации (нержавеющих, жаропрочных, титановых и других сплавов).Известен способ определения оптимальной геометрии передней поверхности режущего инструмента, при котором совершают 1 о пробные проходы и контролируют переднюю поверхность 11 .Недостатком известного способа является то, что он не позволяет получить форму передней поверхности режущего инструмента, адаптированную по механическим и теплофизическим свойствам обрабатываемого материала, поэтому резание мягких сталей и сплавов сопровождается слишком большим сопротивлением движению стружки по передней поверхности. Пластическая деформация, распространяющаяся за поверхность резания и опережающая зону резания, называется опережа ошей деформацией. Существование оперел,ающей пластической деформации подтверждается изменением формы обрабатываемой поверхности, которая под действием пластического течения металл вдоль главной режущей кромки образует волну остаточной деформации. Опережающая деформация оказывает влияние на величину шероховатости обработанной поверхности. Объем металла, находящийся ч поверхностью резания, неоднократно нак. пывается и после этого происходит деформирование металла в зоне образования стружки, а затем его срезание.Такие условия резания приводят к тому, что жаропрочные деформируемые сплавы в настоящее время имеют обрабатываемость в 6 - 12 раз ниже стали 45, а скорость резания титановых сплавов в 2 - 6 раз ниже, чем той же стали 45.Цель изобретения - улучшение геометрических параметров передней поверхности режущего инструмента для обработки труднообрабатываемых сплавов, упрочняемых при деформации.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения оптимальной геометрии передней поверхности режущего975223инструмента, при котором совершают пробные проходы и контролируют переднюю поверхность, после пробного прохода выявляют и удаляют следы стружки на передней поверхности и замеряют величину остаточной деформации на обрабатываемой поверхности, после чего указанные операции повторяют до устранения остаточной деформации.Для осуществления способа может быть использована в качестве исходной любая передняя поверхность режущего инструмента.Сущность способа заключается в адаптации передней поверхности режущего инструмента по свойствам обрабатываемого материала, для чего инструмент подвергают кратковременному испытанию при резании в условиях, приближенных к тем, в которых он будет работать, например инструмент устанавливают в резцедержателе токарного станка, в патроне которого закреплена цилиндрическая заготовка, по материалу которой должна быть адаптирована передняя поверхность инструмента: Длину прохода вы бирают не более 10 мм, Производят операцию точения, определяют высоту волны остаточной деформации на обрабатываемой поверхности, выявляют и удаляют следы стружки и повторяют указанные операции до полного устранения остаточной деформации. Причем исходную трехмерную форму передней поверхности выполняют шлифовальным кругом, закрепленным по шаблону.Операцию точения проводят при глубине резания 1,5 - 2,0 мм, подаче 0,1 - 0,3 мм/об 30 и скорости резания, превышающей в 1,5 - 2 раза принятую для данного сплава.При этом после каждой операции точения следы стружки на передней поверхности удаляют шлифовальным кругом до равномерного расположения следа по всей длине режущей кромки инструмента и измеряют высоту волны остаточной деформации, характеризующую сопротивление трехмерной поверхности движению стружки.Создание обтекаемой формы передней по верхности режущего инструмента обеспечивает миНимальное сопротивление движению сходящей стружки. Деформация при этом не распространяется за поверхность резания, в зону образования стружки поступает ненаклепанный металл, Степень обтекания твердого тела твердым телом выявляется высотой волны остаточной деформации, которая находится в плоско-напряженном состоянии под действием деформации, распространяющейся из зоны образования стружки.Комплексное изготовление обтекаемой поверхности при активном контроле качества обтекания позволяет установить оптимальные условия в зоне резания и на контактныхповерхностях инструмента и регистрировать их рабочими параметрами передней поверхности. Установление рабочих параметров передней поверхности и получение их семейства в зависимости от свойств обрабатываемых 14сплавов возможно благодаря использованию остаточной деформации при оценке процесса обтекания. В активный контроль качества обтекания входят высота волны остаточной деформации, следы стружки на контактных поверхностях, вид стружки, форма поперечного ее излома и микроструктура продольного сечения стружки.Используя возможность адаптации передней поверхности по механическим и теплофизическим свойствам обрабатываемого сплава при контроле сопротивления, которое встречает металл, двигаясь по передней поверхности режущего клина, создана исходная трехмерная поверхность, которая является обтекаемой для данного обрабатываемого сплава. Трехмерная передняя поверхность имеет профилированную канавку, отделенную от главной и вспомогательной режущих кромок и вершины ленточкой равной ширине, превышение которой над дном канавки увеличивается с удалением от вершины резца. В результате передний угол х изменяется, переходя от нулевого значения при наибольшем теплопоглощении к положительному значению.Трехмерная передняя поверхность резца, предназначенного для получистового и чистового точения ее, меняет свои геометрические размеры в зависимости от свойств другого обрабатываемого сплава.Адаптацию исходной трехмерной поверхности для каждой новой марки сплава или их групп проводят следующим образом.Определяют высоту волны остаточной деформации для каждого сплава при точении подрезным резцом (Т 15 К 6 и др.), имеющим величины углов после доводки у = 0, Л =0, су= 90, сР, = 10, с = 8, аС -- = 10 и г = 0,5 мм.Режим резания Ч = 60 м/мин; 5 0,15 мм/об; 1 = 2 мм. Длина прохода - 1 О мм. Замеряют высоту остаточной деформации. Обточенный образец длиной 25 - 30 мм отрезают для изготовления микрошлифа с остаточной деформацией и замера микротвердости.Производят предварительную заточку двухмерной поверхности подрезного резца с длиной режущей кромки не более 5 - 6 мм, оснащенного твердымсплавом, с углами у = 0, Л = +5 и с = 90, которую выполняют при обычном режиме шлифования на универсально-заточном станке. Радиус при вершине должен быть выполнен без резких переходов по чертежу обрабатываемой детали. Доводку контактных поверхностей производят до К = 0,80 - 0,63 мкм.Выполнение трехмерной формы передней поверхности (канавки) производят на том же оборудовании. Заточенный резец закрепляют в тиски, которые устанавливают над осью разворота стола, и устанавливают передний угол у = 0, угол наклона дна канавки Л = 0, при этом разность угла97522 45 50 55 5наклона дна канавки и главной режущей кромки равна 5. Изменение разности углов позволяет при всехпостоянных параметрах заточки менять интенсивность изменения величин передних углов в канавке.Шлифовальный круг заправляют по шаблону со следующими размерами К1,16 мм (с координатами Х = 1,2 мм и У = 0,06 мм) и Кд -- 2,54 мм (с координатами Х = 1,1 мм и У = 1,44 мм). Угол разворота колонки= 8 против часовой стрелки, а стол поворачивают на то же угол10 в противоположную сторону. В результате этих разворотов главная режушая кромка должна быть расположена почти параллельно продольному движению левой части профиля круга. Шлифование канавки начинают с противоположной стороны от вершины резца и на расстоянии 2 - 3 мм от главной режущей кромки. Режим. шлифования обычный. Корректировку положения круга относительно продольного движения стола и резца производят йеоднократно, пока не полу чат ленточку одинаковой ширины на длине в 3 - 4 мм. Ширину ленточки выполняют меньше принятой подачи при точении. Дальнейшую шлифовку производят без увеличения глубины резания до тех пор, пока не будет получена заданная ширина ленточки, а дно канавки должно находиться от вершины рез ца приблизительно на расстоянии, равном ширине ленточки. Глубина канавки на расстоянии примерно в 4 мм от вершины достигает порядка 0,3 мм, а время ее изготовле-. 30 ния лежит в пределах 2 - 3 мин.Операцию активного контроля качества обтекания только что заточенного резца с трехмерной передней поверхностью производят точением обрабатываемого сплава, когда фиксируют процесс обтекания, внедренного в металл резца глубиной распространения опережающей деформации за поверхность резания, т. е. высотой остаточной деформации на обрабатываемой поверхности. Режим точения устанавливают оптимальным 40 Глубина резания должна быть не менее 1,5 2 мм, скорость резания до 100 - 20 м/мин, а подача 0,1 - 0,3 мм/об. Резцы следует оснашать твердым сплавом (Т 15 К 6, Т 15 К 6 Т,Т 17 К 12 и ТЗОК 4).В процессе резания следят за направлением схода стружки, радиусом закрутки, амплитудой ее колебания и частотой звуковых колебаний, Все эти параметры не должны отклоняться от нормы. При нарушении одного из параметров меняют профиль заправки круга, угол наклона дна канавки, который может быть положительным и отрицательным. При увеличении этого угла меняется интенсивность изменения передних углов. При увеличении угла наклона главной режущей кромки увеличнвасгся амплитуда колебаний стружки.Операцию статического контроля качества обтекания проводят по следу, ос 1 а и нно 16му стружкой, высоте остаточной дефорхяции, поперечному излому стружки и микро- структуре металла продольного ее сечения. В поперечном сечении излом стружки должен иметь форму параллелограмма. Микро- структура продольного сечения не должна иметь обычных следов локальной деформации и значительного слоя текстуры в надрезцовом слое. При адаптировании передней трехмерной поверхности режущего клина необходимо проводить контроль состояния контактных поверхностей клина при воздействии на них стружки и остаточной деформации.На передней поверхности режущего клина стружка оставляет участки отсутствия касания или участки, тормозяшие ее движение, где могут появляться цвета побежалости. Их ликвидируют соответствующей правкой профиля круга, намечая места их зеркального отражения. След, оставленный стружкой, должен быть равномерным по длине режушей кромки, начинаться сразу за ленточкой, т. е. деформация стружки должна происходить на наклонной поверхности и заканчиваться несколько выше самых нижних точек канавки.Повторять эти операции следует до полного устранения остаточной деформации, которая может быть такой незначительной, что за ее появлением приходится следить по пыльце, оседающей на бумаге, которую кладут на станину токарного станка. Профиль шлифовального круга, с помощью которого получена обтекаемая поверхность, надо зафиксировать дважды на пластмассовой плас тинке (гетинакс, органическое стекло), зажатой в тиски: первый раз в рабочем состоянии, а второй - когда колонку, стол и тиски устанавливают в исходное нулевое положение. Остаточная опережающая деформация отсутствует, геометрические размеры трех мерной обтекаемой поверхности зафиксировали динамику оптимального процесса резания данного обрабатываемого сплава, на чем и заканчивается последний этап адаптации для данного обрабатываемого сплава. Устранив остаточную деформацию, получают обтекаемую поверхность и срезаемый слой движется по ней с предельно низким внешним и внутренним трениями, в резуль/тате чего снижаются температура и усилие резания, возрастает стойкость и снижается шероховатость обработанной поверхности, т. е. улучшаются все параметры обрабатываемости. После установления оптимальных условий процесса в зоне резания и на контактных поверхностях инструмента для данного обрабатываемого сплава проведение долговременных испытаний на стойкость необяза,;л ьно.Снижая величину деформации при снятии тружки, можно повысить размернуюрежгщего клина от механических и тепло- физических свойств различных труднообрабатываемых сплавов для расчета рабочих параметров трехмерной поверхности по свой ствам обрабатываемого сплава.После получения оптимальных размеров трехмерной обтекаемой передней поверхности инструмент обеспечивает максимально благоприятные условия резания, при этом предельно улучшаются все параметры обрабатываемости, поэтому необязательно проводить стойкостные, силовые и другие испытания инструмента. Формула изобретения Способ определения оптимальной геометрии передней поверхности режущего инструмента, при котором совершают пробные проходы и контролируют переднюю поверхность, отличающийся тем, что, с целью улучшения геометрических параметров передней поверхности режущего инструмента для обработки труднообрабатываемых сплавов, упрочняемых при деформации, после пробного прохода выявляют и удаляют следы стружки на передней поверхности и замеряют величину остаточной деформации на обрабатываемой поверхности, после чего указанные операции повторяют до устранения остаточной деформации. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Исследование и разработка конструкций инструмента с механическим креплением многогранных пластинок. Отчет ВНИИ тема 17-73/1. М., 1975, с, 33 - 60 (прототип). 975221ао ь инс. мента до 10 раз без принения охлади зющей жидкости, повысить скорость резания почти в 2 раза, на рабочей скорости резания снизить температуру резания на 80 в 100 С, повысить точность измерения при сокращенном времени остывания детали, снизить глубину наклепа и шероховатость обработанной поверхности на один класс и более, предельно снизить вибрации, обезопасить работу со стружкой, снизить расход электроэнергии на наклеп и срезание наклепанного металла, повысить культуру про изводства, снизить износ оборудования, снизить расход твердосплавных пластин, уменьшить время на переточку резцов, повысить производительность за счет увеличения глубины резания при чистовом проходе до 1,5 -15 2,0 мм и повысить эффективность работы токарно-винторезных станков, автоматических линий и станков с числовым программным управлением (ЧПУ).Предлагаемый способ позволяет фиксировать рабочие геометрические размеры пе редней поверхности в процессе резания обрабатываемого металла, получать максимально допустимое соответствие геометрических размеров передней поверхности механическим и теплофизическим свойствам обрабатываемого металла при оптимальном режиме резания, проводить обработку оптимальных геометрических размеров трехмерной передней поверхности без специальной аппаратуры в цеховых условиях, проводить отработку рабочих геометрических размеров пе редней поверхности режущего клина по меха ническим и теплофизическим свойствам обрабатываемого металла при минимальном расходе средств и времени и установить функциональную зависимость рабочих геометрических размеров передней поверхностиСоставитель А. Сергеев Редактор Г. Безвершенко Техред И. Верес Корректор Г. Решетник Заказ 8263/14 Тираж 1153 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4