Способ определения сил на задней поверхности резца и упругой деформации материала заготовки при ее обработке

Номер патента: 1400786

Авторы: Поздняков, Шатуров

ZIP архив

Текст

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 23 В 1(00 ОМИТЕТ СССЕНИЙ И ОТНРЫ ГОСУДАРСТВЕН пО дЕлАм из ЕТЕНИЯ ДЕТЕЛЬСТВ У ОПИСАНИЕ К АВТОРСНОМУ СВ(71) Могилевское отделение Физикотехнического института АН БССР(56) Авторское свидетельство СССРУ 1207632, кл. В 23 В 1/00, 1984.(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СИЛ НА ЗАДНЕИ ПОВЕРХНОСТИ РЕЗЦА И УПРУГОЙ ПЕ -ФОРМАЦИИ МАТЕРИАЛА ЗАГОТОВКИ ПРИ ЕЕОБРАБОТКЕ,57) Изобретение относится к областиобработки материалов резанием и может быть использовано при экспериментальных исследованиях условий работырежущего инструмента. Целью изобретения является повышение точности определения сил при ограниченной жесткости системи СПИД. В процессе работки отключают продольную подачу,измеряют в течение одного оборота заготовки составляющие силы резания,ЯО 400786 А 1 еньшении толщины среэаемог слоя, определяют эти силы при указанной толщине, равной или близкой кнулевой. Находят силу на задней по- .верхности резца по построенному графику зависимости составляющих силырезания от времени оборота заготовкии величины упругой деформации заготонки - по точке перегиба графика.Обработку после остановки резца 1производят до момента формированияповерхности резания 4 в поверхностьвращения, после чего в направлении,обратном направлению подачи Я, не изменяя глубины резания С, отводятрезец от обрабатываемой поверхности,затем включают продольную подачу и .производят обработку и измерение, отсчитывая полный оборот заготовки 2от момента контакта лезвия резца собрабатываемой поверхностью, Приэтом силы на задней поверхности резцаопределяют графически по точке пересечения с осью ординат линии, лежащейпосле точки перегиба. 4 ил.(1) а Я экг., ,Ь - тв.г, ч,Я(с) = 0 Изобретение относится к обработке материалов резанием и может быть исг ользовано при экспериментальных исследованиях условий работы режу 5 щего инструмента.Цель изобретения - повышение точности определения сил при ограниченной жесткости системы станок-приспособление-инструмент-деталь (СПИД).На фиг,1 представлена схема обработки; на фиг. 2 - развертка на плоскости траектории вершины режущего инструмента и изменение текущей подачи за один оборот заготовки после 15 начала обработки; на фиг.3 - изменение толщины среза и силы, действующей на резец эа один оборот заготовки после начала обработки; на фиг.4 система сил, действующих на заднюю поверхность резца, в нормальном к лезвию сечении БЧ.Способ осуществляют следующим образом.При обработке резцом 1, перемещаемым с подачей Я, вращаемой со скоростью Ч, заготовки 2, снимают припуск глубиной С со следующими парамет. сами сечения 3 среза где а - толщина среза;Я - подача, мм/об", 35Ь - ширина среза;глубина резания;главный угол резца в плане.В процессе обработки отключают пропродолъную подачу и производят реза 40 ние остановленным резцом(положение резца 1, Фиг, 1) до получения пов рхности 4 резания в виде поверхности вращения, что обеспечивается временем процесса, большим или равным времени одного оборота заготовки,После этого в направлении, обрагном направ. в ,ению подачи, не изменяя глубины резания С, отводят резец 5 от поверхности 4 резания на величину 1 (полажение резца 11), освобождая его главное лезвие 5 от контакта с поверхнос-ью 4 резания. Величина 1, должна Гыь больше величины упругой деформации материала в направлении подачи Я, что необходимо для того, чт бы на резец не действов; -псилы со стороны поверхности р э -ния, которые могут внести по греш;,остьв последующие измерения сил. Затемвключают продольную подачу и производят обработку с фиксацией известнымиметодами изменений состанлякщих силырезания после момента контакта главного лезвия 5 резца 1 с поверхностью4 резания в течение времени одногооборота заготовки. При обработке тра.екторией каждой точки главного лезвия5 резца 1 является винтовая линия,имеющая угол подъемаотносительноплоскости вращения заготовки (фиг,2 .От момента контакта лезвия 5 резцас поверхность резания подача на одном обороте заготовки увеличиваетсяпо закону;де Я(й) - текущая подача,и - частота вращения заготовки;время, прошедшее послевключения подачи, и 1При г = - , Я(к) Я; при Исходя иэ (1), толщина с реза также меняется по укаэанной зависимости, как и Я(к) (фиг.3), Далее строятграфик 6 завис.имости равнодействующей силы (или ее составляя,щих ),действующей на резец, от времени1:е(фиг,3). Сила Р увеличивается сувеличением времени Т. График Р11,) имеет пер гнб н.ки перелом вточке 1, соответствующей времени к,указывающий, что стружкообразолан,;ана передней поверхности резца началось, т.е. начинаяточки , начинается процесс. резания, и дагсиларезания гнеличивасгся по кривой 8.С момента контакта резца с за;отовкойг момента кон гакга лез.ня 5 резвповеохностью 4 резаниг. эаготопначшается упо"опластический-оятакт адней гон.рхности резца с пол н:рхн ,ью резанч. ПГи этом считакт заготовку с устаноночными центранп наименее жег тк н, зьеном системыСПИД,14007 Когда фактическая толщина среза по мере ее увеличения эа счет продвижения р зца в направлении подачи, достаточна для начала процесса резас ния,после момента времени Т происхо-дит отде пение стружки. График Р=Г (е, ) имеет перелом в точке 7, Сила Р (Р, Р , Р), фиксируемая в момент времени С 1 от начала контакта лезвия 5 резца с поверхностью 4 резания, является силой, действующей на задней поверхности резца.Она равна(2) 15 2 ЧР где Рщ, - сила, действующая на заднюю поверхность резца иобусловленная его упругопластическим контактом непосредственно с поверхностью резания,Если система СПИД абсолютно жесткая, то прогиб заготовки и просадкацентров станка равна нулю и сила 25РуО, что практически невозможно.Величина перемещения лезвия 5 резцав направлении, перпендикулярном кнему, т.е. в плоскости Ю (фиг,1),изменение которого представлено лини- З 0ей 9 (фиг.3), в момент времениравна Рчпр сг= а, - а,После определения силы Р, или еесоставляющих РР, , Р, силу трения Р, и нормальную силу М действующих на задней поверхности резцас Я = О и обусловленных упругопластическим деформированием материалазаготовки на поверхности резания, опа = а,+сгде а, - величина упругой деформацииматериала в плоскости МИ,вызванная его обработкой;д - величина упругой деформациизаготовки в плоскости ХИ,вызванная ее нежесткостью,или величина, иа которуюуменьшается толщина среза засчет упругого отжатия заготовки до начала процессарезания.Продолжив линию 8, лежащую после точки перегиба 7 графика Р = Г(С,), до пересечения ее с осью координат значений Р, получают величину силы Р 1, Процесс резания начался бы с момента 1 О, если бы на задней поверхности резца действовала сила Р которая заранее (до начала процесса движения резца по заготовке) произвела бы работу по упругопластическому деформированию материала поверхности резания. По, так как сила Р по мере увеличения подачи нарастает мо 864нотонно (фиг,3, кривая Ь) и Р ш Р 1при С,й тп в случае жесткой системы СПИД процесс резания началсябы с момента 1, й, когда толщинасреза была бы равна упругой деформации материала л р, вызванной его об-,работкой резцом, т.е, а 1дТочка О в этом случае была бы точкой перегиба (перелома) кривой графика Р Г(0),Поскольку имеют нежесткую системуСПИД, упругое перемещение заготовкии упругопластическая деформация еематериала на поверхности резанияпроисходят одновременно, то процессрезания начинается в точке 7 приОднако определив иэ графикасилу Р,(РРР,), и величину а 1 = Л (по линии 9 при с," ),используя принцип суперпоэиции, т.е.раздельного рассмотрения влияния факторов, из (2) и (3) определяют величину упругой деформации заготовки исилу Р , необходимую для ее осуществления: ределяют по зависимости где в(ц - угол между вектором скорости заготовки Ч и плос 3костью фаски износа заднейповерхности резца;главный угол в плане резца.Обычно принимают з= О, Тогда (фиг.4) КоэфФициент трения верхности резца рани5 14007П р и м е р. Производят обработку стального вала (сталь 45 ) диаметром 70 мм на режимах: число оборотов эа" готовки и315 об/мин; й1,1 мм, 80,78 мм/об. Параметры резца: Д0; ц 30, Ч,10; с 4;10 , материал Т 15 К 6.В процессе обработки поверхности ревания, выполненной в виде поверх О ности вращения, график зависимости сил от времени имеет перелом в момент времений 0,1( - ) 0,02 с15Р 7 9 кг Р 7, 16 кг; Р 7 23 кг;а мцк 7е О 1 а р 0 18 в 1 п Чй 1/има20 86 6Несущественная разница, равная 0,02 в полученных значениях коэффициентов трения, говорит о внешней природе трения на задней поверхности резца на участке 10-7 кривой 6.Предлагаемый способ может также иметь вариант обработки в части подготовки поверхности резания в виде поверхности вращения. Первоначально обработку производят врезанием с поперечной подачей на заданную глубину резания, затем останавливают резец и обработку производят остановлен.- ным резцом до получения поверхности резания в виде поверхности вращения, после чего повторяются описанные приемы. формула изобретенияф 39 мкм1При С д -"- д 0 2 с имеют Рф иФ х2523 кг; Р60 кг; Рд 140 кг.Иэ графика находят Р 5 кг;Р 1 8 кг, Р, 2 кг. 1058 7 1 ПринимаютФ а ,Р 7Р 1358 а - а ю7 1 а 1 й чп - 21,45 мкм;17,55 мкм.Упругий прогиб заготовки в направлении действия силы Рсоставляет 1,253 У4(1-т " 35,1 мкм,в 1 П ЧНа участке кривой 6 от точки 10до точки 7 происходит упругое перемещение заготовки под действием силыР.увеличение силы Р увеличивает нв 45участке 10 - 7 кривой 6 силу тренияР на задней поверхности резца позакону Амонтона, исходя иэ природывнешнего трения, т.е. коэффициенттрения на участке кривой 6 от точки 501 О до точки 7, включая и сами этиточки, не изменяется, и его можноопределять на любом указанном участке.Коэффициент трения по силе Р 7,т,е. в точке 7, определяется из состношенияЛ 1Р 7.тР 7 в 1.п 30 + Р, сов 30 ф Способ определения сил на задней поверхности резца и упругой деформации материала заготовки при ее обработке, включающий резание остановленным резцом при отключенной подаче, измерение в течение одного оборота заготовки составляющих силы резания при уменьшении толщины срезаемого слоя, их определение при толщине, равной или близкой к нулевой, и нахождение силь на задней поверхности резца по построенному графику зависимости составляющих силы резания от времени оборота заготовки и величины упругой деформации заготовки - по точке перегиба графика, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности определения сил при ограниченной жесткости системы станок-приспособление-инструмент- деталь, обработку после остановки резца производят до мо снта формирования поверхности резя:.ия в поверхность вращения, пссле иего в направлении, обратном направлению и-:д.чи, не изменяя глубина резания, отвсдят резец от обрабатываемой поверхности, затем включают продольную подачу и производят обработку и измерение, отсчитыг.ая полный оборот за.с; в ."ки от момента контак"а лезвия резца с с".раоатываеь:,.й поце.хностью, при з,си силы на задней поверхн сти реэ-в определяют графически по точке зересечения с осью ординат линиирафика, лежащей после точки перегиба.400186 чаю О Составитель В,Золотованар Техред 1,Сердюкова Корректор В.Бутяга д ак тс акая 2752 1303 город, уп. Проект 1 рспчп г,епно- полиграфическое предпрцятигТираж 880ИИ 1 И Государственного кпо делам изобретений и5, Москва, Ж, Раушск Подписноемитета СССРткрытийя наб д, 4/

Смотреть

Заявка

4134697, 16.10.1986

МОГИЛЕВСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА АН БССР

ШАТУРОВ ГЕННАДИЙ ФИЛИППОВИЧ, ПОЗДНЯКОВ ЛЕОНИД ПАВЛОВИЧ

МПК / Метки

МПК: B23B 1/00

Метки: деформации, заготовки, задней, обработке, поверхности, резца, сил, упругой

Опубликовано: 07.06.1988

Код ссылки

<a href="https://patents.su/5-1400786-sposob-opredeleniya-sil-na-zadnejj-poverkhnosti-rezca-i-uprugojj-deformacii-materiala-zagotovki-pri-ee-obrabotke.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Способ определения сил на задней поверхности резца и упругой деформации материала заготовки при ее обработке</a>

Похожие патенты