Способ определения оптимальной скорости резания

(22) (46) бтитут инженеранспорта юкин,нев го резанияА,Д.Макаров1973,НОЙ машино зованоотки меетенияоценки жимов обработки. ния является повыенки оптимальной при обработке фериалов за счет ликпогрешности на реостаточных напряля назначения р Целью изобрет ение точности корости резания омагнитных мате идации действия льтат измерен ении. На фиг, 1 юра измеий по глу оростей фиг. 2 - частотойновения; браже ния остаточных напря ине в зоне о езания после ависимость м тимальных с обточки; на жду рабочей й его прони ока и глубин ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Ленинградский инсров железнодорожного тим. акад. В,Н.Образцова(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТСКОРОСТИ РЕЗАНИЯ(57) Изобретение относитсястроению и может быть исполдля назначения режимов обраталлов резанием. Целью изобявляется повышение точности Изобретение относится к машинороению и может быть использован оптимальной скорости резания приобработке ферромагнитных материаловза счет ликвидации действия погрешности в результате измерения остаточных напряжений. Измеряют остаточное напряжение второго и третьегородов, геометрически суммируют ихс учетом знаков и величин по тремпространственным координатам. Процесс измерения осуществляют на рабочейчастоте тока трансформатора датчика0,9-1,0 МГц и в объеме поверхностирадиусом не менее 1,5-2,0 значенийвеличины подачи и.глубиной 0,0150,020 мм, сравнивают полученныезначения, определяют максимум оста-.точных напряжений сжатия второго итретьего родов, по которому определяют оптимальную скорость резания.5 ил. на фиг, 3 - совмещенные эпюры тока обтекания при частоте от 0,9-1,0 МГц (ЭРИОН) до 20 кГц (ПИОН) и остаточных напряжений по глубине в.зоне оп- тимальных скоростей резания; на фиг. 4 - эпюра изменения напряжений в зависимости от скорости резания с искажением результатов измерения; на фиг, 5 - диаграмма результатов определения оптимальной скорости резания по предлагаемому и известному способам.На эпюре (фиг, 1) обозначены: Я - приповерностная зона с изменением по глубине величины составляющей остаточных сжимающих напряжений8083 з 14511 и 111 родов: О+ - зона изменениякомпенсирующих напряжений в глубинуповерхности.На фиг. 2 квадратами показаны зо-1ны рабочих частот тока, используемого при измерении по предлагаемомуи известному способам,На зпюрах (фиг, 3) приведены графики проникновения тока обтекания взоне оптимальных скоростей резанияпри его рабочей частоте 0,9-1,0 МГц(ЭРИОН), 20 кГц (ПИОН) в глубину поверхностного слоя и показано измерение составляющей остаточных сжимающих напряжений 11 и 111 родов О(до точки А = 20 мкм) и компенсирующих напряжений Д+ в зоне оптимальныхскоростей резания,На диаграмме (фиг. 4) показанызависимость изменения величины составляющей остаточных напряжений 11и 111 родов при изменении скоростирезания; зависимость изменения температуры В и силы резания Р приизменении скорости резанияоптимальная скорость резания, соответствующая максимуму составляющейостаточных напряжений сжатия 11 и111 родов, а также снижению интенсивности нарастания температуры(термоЭДС) и стабилизации силы резания.П р и м е р, Определение оптимальной, скорости резания при точенииколесной стали по ГОСТ 10791-64 чашечным резцом из твердого сплаваТ 14 К 8.Заготовка выполнена в форме диска с наружным диаметром Б = 300 мм,толщиной 25 мм и центральным отверстием 30 мм, Чашечный резец диаметром 30 мм, Формы 12, ГОСТ 2209-81 игеометрией заточки: передний угол0 ; задний угол Ы. = 6 , Торцовоеточение производили на токарном станке 1 К 62, Величина подачи Б=О,З мм/об,глубина. резания 1 = 0,8 мм; частота вращения шпинделя п = 400 об/мин,В процессе обработки измеряли температуру резания методом естественнойтермопары, ТермоЭДС регистрировалииа самопишущем потенциометре КСП(тарировку естественной термопарыне производили)Как видно из фиг. 5,при достижении величины термоЭДС28 ПЛ наблюдаются снижение интенсивности нарастания термоЭДС (температуры) и некоторая ее стабилизация. При дальнейшем увеличении диаметра обработки, а следовательно, искорости резания темп прироста термоЭДС (температуры) вновь возрастает. Величине термоЭДС 28 пЛ соответствует скорость резания 208 м/мин,Одновременно с помощью тензодатчика, наклеенного на державку инструмента, производили запись тангенциальной составляющей силы резания Р .По окончании обработки диска поторцу прибором ЭРИОНБ, действующим по принципу зависимости магнитной проницаемости вещества и проводимости от механических напряжений,испытываемых поверхностью детали,производили запись относительнойвеличины остаточных напряжений приперемещении датчика прибора от центра к периферии (радиально). ПриборЭРИОНБ преобразует изменение магнитной проницаемости и проводимостиматериала в величину и знак остаточных напряжений, ЭРИОНБ определяетне составляющие остаточных напряжений, такие как 5 или б- а составляющую напряжений 11 и 111 родов потрем направлениям, которая учитываетнаклеп и измерение предлагаемым методом напряженного состояния металлапосле точения, может выполняться относительно произвольной нулевой точки или после настройки по эталону,остаточные напряжения в котором эамерены с помощью рентгеновского метода оценки,Полученная осцилограмма была использована для совмещения результатов замера остаточных напряжений взависимости от скорости резания сданными зависимости термоЭДС от скорости резания и тангенциальной составляющей силы резания Р от скоросЕти резания. Точка максимальных остаточных сжимающих напряжений, полученных при замере, соответствует оптимальной скорости резания по остаточным сжимающим напряжениям ч205 м/мин. Одновременно, она примерно соответствует и оптимальнойскорости резания ч= 208 м/мин приоптимизации по температуре резания(изменение интенсивности термоЭДСпроисходит в районе 28 пЛ), Приэтой же скорости наблюдаются наименьшая интенсивность износа, максимальная размерная стойкость инструментаи стабилизация силы резания (фиг, 5). 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55вляют на рабочей частоте тока трансформатора датчика 0,91,0 ИГц ив объеме поверхности радиусом не 25 менее 1,52,0 значений величиныподачи и глубиной 0,0150,020 мм,сравнивают полученные значения, определяют максимум остаточных напряжений сжатия ЕЕ и ЕЕЕ родов, по ко- ЗО торому определяют оптимальную скорость резания. Использование предлагаемого способа позволяет повысить надежность и долговечность деталей машин, значительно сократить расход обрабатываемого (до 0,05 кг) и инструментального (до 0,0005 кг) материалов и время проведения эксперимента до 2- 4 мин, особенно при определении оптимальной скорости резания для немеАТОСT 5 1458083 6Способ проверяли также при обработ- таллических инструментальных материки сталей для цельнокатанных колес алов.ГОСТ 10791-81; осевой стали ГОСТФ 4728-79 резцами из твердых сплавов Формула изобретения Т 14 К 8, ТТ 8 К 10 Б как с нанесеннымБизносостойким покрытием из карбида Способ определения оптимальной титана, так и без него, а также рез- скорости резания при черновой и чисцами с режущими пластинами из мате- товой обработке образца, вращающего- риалов ВОК 60, ЦМ 332, гексанит-Р, 10 ся с постоянной угловой скоростью, Расхождения во всех случаях не пре- заключающийся в измерении остаточвьппают 5 - 107, ных напряжений электромагнитным ме"При высокой степени наклепа опре- тодом в приповерхностных слоях обделение остаточных напряжений зат- разца, о т л и ч а ю щ и й с я тем,Фруднено или исключено полностью 1 что, с целью повышения точности сцен поэлементными способами, Определение ки оптимальной скоростирезания, изотносительной составляющей остаточных меряют остаточные напряжения второго напряжений ЕЕ и ЕЕЕ родов по предла- и третьего родов, геометрически сумгаемому способу возможно в данном мируют их с учетом знаков и величин случае с высокой достоверностью по трем пространственным координатам (+вж).при этом процесс измерения осущест 1458083