Способ обработки металлов резанием

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(46) 30.11.85. Бюл. У 44 (71) Всесоюзный заочный машиностроительный институт(56) Авторское свидетельство СССР У 570455, кл. В 23 В 1/00,1977.Авторское свидетельство СССР В 622579, кл. В 23 В 1/00, 1978. (54)(57) СПОСОБ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ РЕЗАНИЕМ в диапазоне скоростей резания, обуславливающем минимальную динамическую силу резания при целесообразной стойкости инструмента, . о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения производительности обработки и стойкости инструяента путем оптимизации скорости резания, определяют зависимость твердости инструментального и обрабатываемого материалов от их температуры в заданном диапазоне скоростей и обработку ведут со скоростью резания, которой соответствует температура наибольшей разности твердостей. 11 119458,1Изобретение относится к механической обработке металлов резанием и может быть использовано при точении, строганин, фрезеровании и других видах обработки со съемом обра батываемого металла.Целью изобретения является повышение производительности обработки и стойкости инструмента путем оптимизации скорости резания по темпе ратурному критерию, соответствующему наибольшей разности твердостей инструментального и обрабатываемого материалов.На фиг. 1 изображены зависимости 15 динамической силы Г и стойкости, выраженной количеством обработанных деталей М , от скорости резания Ч и зависимости твердости по Виккерсу инструментального НЧ и обрабатываемого НКЭ материалов от температуры Т; на фиг. 2 - зависимости крутящего момента М и стойкости М от скорости резания и зависимости твердости по Роквеллу НКСинструментального и обрабатываемого материалов от температуры Т при нарезании резьбы быстро- режущими метчиками в закаленных гайках; на фиг. 3 - зависимости 30 амплитуды колебаний сверла Ар и стойкости М от скорости резания Ч и зависимости твердости по Виккерсу НК инструментального и обрабатываемого материалов от температуры Т при сверлении твердосплавным сверлом закаленной стали.Способ состоит из трех следующих этапов (фиг. 1).Этап 1, Для конкретного случая 40 экспериментально с помощью динамометрического устройства определяют зависимость динамической силы резания Р от скорости резания Ч и при определенной толщине р срезаемого слоя металла устанавливают диапазон скоростей резания, в котором динамическая сила ниже критического уровня Е , т.е. где обеспечиваетКРится практически приемлемая работоспособность инструмента. 20 При обработке закаленных сталей инструментом иэ углеродистой, легированной или быстрорежущей стали в качестве динамической силы целесообразно принимать главную составляющую силы резания Р 2 или крутящий Момент М в зависимости от видаинструмента,Определенный таким образом диапазон скоростей дЧ, гарантирующийработоспособность инструмента, позволяет ориентировочно найти оптимальную скорость, когда стойкостьинструмента или производительностьобработки также оптимальна.Этап 2. Экспериментально или посправочным данным строят и сопоставляют зависимости твердостей инструментального НЧ и обрабатываемого НЧ 3 материалов от температуры.Из этих зависимостей определяюттемпературу Торт при которой разность твердостей . АНЧ максимальна.Этап 3. При постоянной толщинесрезаемого слоя (подаче) в найденном диапазоне скоростей ьЧ производят непосредственно обработку детали, изменяя скорость резания иизмеряя искусственной или естественной термопарой температуру в зонерезания. Оптимальной является скорость резания Ч, а с учетомпогрешности измерений - узкий диапазон скоростей Ч ,при которой взоне резания возникает температура Т, соответствующая максимальной разности твердостей йНЧинструментального, УК и обрабатываемого НЧЭ материалов.Выбранный указанным способомрежим резания создает наиболее,благоприятные условия для работы режущих лезвий: обрабатываемый материалимеет высокую пластичность, в товремя как инструментальный материалсохраняет сравнительно высокую твердость, что обусловливает минимальную,цинамическую нагрузку на лезвие.Этим обеспечивается наименьшаяинтенсивность. протекания износарежущих кромок и гарантируется беэпроведения испытаний высокая стойкость инструмента, вшраженная количеством обработанных деталей М -экстремум кривой й =(Ч)П р и м е р. Оптимизация режима обработки метчиками из быстрорежущей стали РбМ 5 на операции нареэания резьбы М 10 в закаленных дотвердости НРС 40-42 гайках класса прочности 12 из стали марки 40 Хна гайконарезных автоматах 2 А 062с применением СОЖ МРУ с расходом45 л/мин (фиг, 2),Этап 1. Установление диапазона скоростей, в котором крутящий момент меньше критического уровня.Измерение крутящих моментов производилось с помощью динамометрического устройства при обработке гаек на специальном стенде в широком диапазоне скоростей резания.Гаечные метчики показали во всем диапазоне скоростей нестабильную работу: величины крутящих моментов превышали 8-10 нм (критическое значение 7,5 нм) и наблюдался большой разброс их значений. За счет конструктивных изменений путем уменьшения угла заборного конуса до значения 130 и увеличения числа перьев до четырех толщина срезаемого каждым зубом метчика слоя металла бьцта уменьшена до а = 0,01 мм. При работе этими метчиками бып установлен диапазон скоростей резания дЧ =7-28 м/минЭ где метчики работали стабильно и величина крутящего момента быпа меньше критического значения, равного в данном случае М =. 7 5 нм .кр.крит вНа меньших скоростях резания происходила поломка метчиков из-за вибрации, а на больших метчики выходили из строя из-за скругления режущих зубьев, вследствие высокой температуры резания.Этап 2. Определение оптимальной температуры..Построены и сопоставлены зависимости твердости по Роквеллу инструментальной стали Р 6 М 5 и обрабатываемой закаленной стали 40 Х от температуры нагрева. При комнатной температуре исходные значения твердости были соответственно равны 1194581 4КЯС 63 и НКСГ 42, а их разностьсоставляла дНЯС 21. По мере увеличения температуры эта разностьизменялась и достигала максимальной5 вепичины д НЯС, 35 при оптимальной (по данному критерию) температуре То т = 670 С.Этап 3, Выбор оптимальной скорости .резания.1 О При постоянной толщине срезаемого каждым зубом метчика слоя металла а = 0,01 мм и при неизменных других условиях резания в уже определенном диапазоне скоростей пройзво 155 дилась обработка гаек с одновременным измерением температуры резанияметодом перерезаемой искусственной.хромель-алюмелевой микротермопары.Температура Т,т = 670 С возникла20 на скорости Ч = 14 м/мин, а вернее с учетом погрешностей эксперимента в узком диапазоне скоростейдЧ = 13-16. м/мин.Установленный таким образом25 режим обработки (а = 0,01 мм,14 м/мин, охлаждение 45 л/мин)бып рекомендован как оптимальный.Экспериментальная проверка зависимости стойкости от скоростиЗО резания Й= (Ч) показала, чтоименно на рекомендуемом режимеимеет место экстремальное значениестойкости, составляющее Й= 2800 гаек.При этих же условиях стандартныеметчики обрабатывали всего 1 О -50 гаек.Реализацию предлагаемого способаобеспечивает повышение производительности обработки и стойкости режущего инструмента путем оптимизации режимов обработки без проведения трудоемких стойкостных испытаний./мин, алл. Составитель В.ЗолотовТехред И.Асталош Корректор Л,Пилипе Редактор Н.Швыд аз 7355 Подписи та СССР крытииая наб., ц. 4/5 илиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 Тираж 1085 ВНИИПИ Государственного коми по делам изобретений и о 113035, Москва, Ж, Раушс