Способ управления обработкой материалов резанием

(21) 4893626/08 (22) 25,12.90 (46) 30.08.,92. 6 юЛ. 71) Киевский пол им.50-летия Велико стической революц (72) В.А,Остафьев, В мудов, Ш.Х.Темира (56) Авторское саид М 570455, кл. В 23Авторское сеид М 772722, кл. В 23 М 32итехнический институт й Октябрьской социалиииподач ению,ГО СУДА Р СТВЕ ННЫ Й КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР 54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ОБРАБОТКОЙМАТЕРИАЛОВ РЕЗАНИЕМ Изобретение относится к обработкематериалов резанием и может бытьиспользовано в металлообработке машиностроительной и приборостроительной промышленности.Известен способ определения оптимальных скоростей резания, в котором определяют температуру провалапластичности обрабатываемого материала взависимости от скорости резания, наосно- -"вании чего определяют оптимальные условия обработки.Недостатком известного способа является то, что полученные таким образом условия обработки оптимальны лищь с точкйзрения снижения интенсивности износа инструмента,В качестве прототипа выбран способопределений оптимальных условий обработки резанием, в котором резание осуще- "ствляют при постоянном усилии, измеряютскорость подачи, а в качестве оптимальййхусловий обработки принимают те, при которых эта скорость максимальна,(57) Использование; обработка материалов резанием на станках с ЧПУ, Сущность изобретения: определение ойтимальных условий обработки материалов резанием производят при линейном увеличении во времени подачи при обработке эталонной детали, определяют параметр; характеризующий процесс резания, по значениям тангенциальной составляющей силы резания, толщины и ширины среза, По величине отклонения укаэанного параметра от среднего значения определяют нижние и верхние границы диапазона подач, которые явля ются оптимальными областями для чистового и чернового точения. 4 ил. Недостатками прототипа являются необходимость специального устройства для поддержания постоянного усилия резания и отсутствие возможности автоматизации определения оптимальных условий обработки,Целью изобретения является повышение точности обработки.Сущность изобретейия заключается в том, что на основании известной зависимостиРг =Ср Ь а", 1) где Р - тангенциальлы резания;Ср - параметр, определяющий режимы обработки;п - постоянный коэффициент;Ь, а - ширина и толщина среза, можно определить значения Ср (по известным значениям Ь, а, и и измеренной силе Рг), а на основании отклонения Ср от среднего его значения установить границы, в которых данная зависимость справвдлйва.В области малых значений а (или Я), соответствующих чистовому точвозникают нелинейные эффекты,.искажающие значение сил Р 2, а следовательно, и значения Ср. В результате того, что резание здесь граничит с трением и идет в переходном режиме,при котором энергетические затраты выше, чем в установившемся, и возможны значительные увеличения коэффициента трения и сил резания вследствие реологических явлений. Поэтому очень важно найти границу нижних значений а (или подач Я), йрикбторых начинается устойчивое резание и будет справедлива теоретическая зависимость (1),При больших значениях подач (толщины среза) нелинейные эффекты возникают иэ-за увеличения интенсивности термомеханическйх и нелинейности реологических процессов, что также вызывает отклонение Ср от его среднего значения,Таким образом, можно определить границы значений подач, в которых теоретическая зависимость (1) справедлива, и тем самым вйявить максимум значений подачи Яь, ниже которого обеспечивается установившееся резание. и минимум значений подач Ян, ниже которого наблюдается неустановившийся процесс оеэания, граничащий с трением,На фиг,1 показаны реально измеряемые (пунктирная линия) значения силы резания Р, и теоретические, рассчитанные по указанной выше зависимости (сплошная линия) как функция изменения подачи; на фиг.2 - зависимость Ср=1(Я), Ср=1(а; на фиг,З - блок-схема системы, реализующей предлагаемый способ; на фиг,4 - алгоритм обработки сигналов, реализующий предлагаемый способ.Способ реализуется следующим образом: производят обработку при постоянной скорости резания с линейно возрастающей во времени подачей, при этом измерятют и фиксируют текущие значения силы Р, получают от устройства числового программного управления (УЧПУ) станка значения подач на основании вводимых в ЭВМ параметров геометрии режущего инструмента (у) и глубины резания (1), вычисляют толщину и ширину среза, используя справочные данные постоянного коэффициента и, вычисляют значения коэффициента Ср по зависимости (1), определяют матожиданиейСр-Саь, рассчитывают сраднакаадратичное отклонение для значений Ср, абсолютную разность между текущим значением Ср и средним значением Ср, Ь= =. Ср -Ср и на основании сравнения ее с заданным значением разности Ь =К о,где К - тарировочный коэффициент, удовлетворяющий неравенству 1К в, здесьгп=2,3, число больше единицы, значениекоторой устанавливается из практики и со 5 ответствует нормальному состоянию ходапротекания процесса резания, определяютЯки Яь.Принцип действия системы, реализующий данный способ, заключается в следую 10 щем(фиг,3).При обработке заготовки на станке 1 попрограмме, реализуемой УЧПУ 2, сигнал сдинамометра 3, установленного на станке 1,поступает последовательно на усилитель 4,15 детектор 5, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 6 й через первый интерфейс 7 вмикроЭВМ 8, куда с УЧПУ 2 через второйинтерфейс 9 также поступает значение подачи Я, Сигнал со второго выхода детектора20 5 одновременно поступает на первый компаратор 10 включения ЭВМ и второй компаратор 11 выключения станка, причемпервый компаратор 10 посредством первого интерфейса 7 дает команду в микроЭВМ25 8 на считывание или прекращение считывания сигнала, поступающего с АЦП 6, а второй компаратор 11 через третий интерфейс12 - команду на прекращение процессарезания.30 В микроЭВМ 8 через устройство 13 ввода-вывода заносят значения показателя степени и, глубины резания 1, главного угла вплане режущей кромки инструмента р, коэффициенты К, К и значение дискреты вре 35 мени Лт=О,10,3 с обработки сигнала,Работа системы осуществляется следующим образом; запускается в УЧПУ программа обработки заготовки на станке сзаданной скоростью, глубиной резания и40 ступенчатым изменением подачи Я.После пуска системы УЧПУ и начала резания сигналы с динамометра 3 через усилитель 4 и детектор 5 с одной стороныпоступают на АЦП 6, а с другой стороны - на45 компараторы 10 и 11, как только напряже ние достигает заданного минимальногоуровня, компаратор 10 запускав микроЗВМ 8 на считывание с помощью АЦП 6сигналов с заданной дискретой по времени50 й и занесение их в отведенную память, акомпаратор 11 даст команду на прекраще-.ние процесса резания.В микроЭВМ 8 осуществляется обработа сигналов в следующей последова 55 тельности .согласно алгоритму,представленному на фиг.4,1. Ввод исходных данных:скорость резания - Ч;глубина резания - 1;5 1757849 6главный угол в плане режущего инстру- стремится к нулю. Выбираются первые два мента - О; корня Ьн и 1 ь,постоянный коэффициент в формуле(1) . 12, Расчет величин граничных значений - п; подачи начальная подача - Я 1; 5 ЯН=Я 1+ н М; приращение подачи - Л Я; Яь=Я 1+Ь ЬЯ дискрета времени обработки сигнала 13, Печать результатов расчета Ян; Яь, й; где Ян - оптимальное значение подачи для коэффициент пересчета силы - К;чистового точения; Тарировочный коэффициент - К. 10 Яь - оптимальное значение подачи для 2. Металлообработка и измерение:силы чернового точения. резания с занесением ее в элемент массива П р и м е р. Обтачивают заготовку при Р 1=К О, где 0 - измеренное значение.на- скорости резания Ч=109 м/мин; 1=0,5 мм; пряжения на выходе датчика силы геометрические параметры режущего инст 3. Изменение величины подачи как 15 рументаа=8, у=10, д 45, р =41, Мате+1=Я 1+ ЬЯ и наращивание номера экс- риал заготовки сталь Х 18 Н 9 Т, материал перимента(массива) 1=1+1. режущей части инструмента Т 5 К 10, при4, Проверка ограничений на металлооб- этом значение Ср составйло СР=209, а отклоработку - превышение допустимой подачи нение от Ср значения Ср наблюдалось при или размера массива измерений. Если Экс подачах ЯН=5 10мм/об и Яь=2110мм/об, перимент закончен, то начинается расчет где й=2 сг=10. граничных значений величин подачи. Предлагаемый способ позволяет произ. Расчет размеров сечения среза водить процесс определения оптимальных аЯ=ЯЯ зи гр; условий обработки резанием в автоматизиЬ=с/зп р 25 рованном режиме. 6. Расчет СрЯвформуле(1)Ф о р мул а изобретен ия СрЯ=РЩ / Ь(а 1 Э" Способ управлейия обработкой матери, Расчетсреднегозначения Ср массива алов резанием, включающий проведение СЩпредварительной обработки эталонной де- С = - С 30 тали, измерение силы резания и назначениесбответствующих режймбв резания при об.фрмр работке заготовки, о т л и ча ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности обработ. Формирование массива отклонений 4:Ср С я : ки, предварительную обработку эталонной35 детали производят с постоянным значени 9. Расчет среднеквадратической величины отклонения о ,ем скорости резания и линейно возрастающей во времени подачей, измеряют О=значение тангенциальной составляющейтр д 2. .: силы резания Р, касательнойкповерхности й - 11 . 40 резания, а величину подачи при обработкезаготовки назначают издиапазона, соответсти дЯ- - - реш"0 ствующегоотклонен наченияпараметраС = д 0=К о-И 45 11, Поиск решений уравненияд 1=О где а - толщина среза; Нахождение таких ближайших целых значений 1, при которых погрешность дщ и - поправочный коэффициент, от среднего значения,. Редактор Л алов Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 одственн тельский комбин Заказ 2961 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва. Ж, Раушская наб., 4/5