Способ обработки

)5 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) СПИСАНИЕ ИК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ЗОБРЕТЕНИ 1 . 2(46) 28,02.93. Бюл. Ь 8 :. (57) Использование: технология машино- (71) Научно-исследовательский институт . строения, сйерхскоростное фрезерование. конструкционных материалов и технологи- . Сущность изобретения: на станке базируют ческих процессов при МГТУ им. Н.Э.Баума- заготовку и контрольный образец, тверна .:дость материала которого не вышетвердо- (72) А.А.Вдовин, С.А.Гаврилов, С.С,Корнеев сти материалазаготовки. Обрабатывают и В,Й.Родионов ,: заготовку, через заданные периоды опера- (56) Дией Е.НДорнфельд Д.А. Диагностика ционного времени обрабатывают образец износа йнструмента пйр торцевом фрезеро- . на заданных режимах с регистрацией паравании методом акустической змиссии (Кон- метров акустической эмиссии, по которым струирование: итехнология судят о состоянии режущего инструмента, машиностроения. Труды Американского об- например о его износе. 2 з,п. ф-лы, 6 ил, щества ийженеров - механиков, 1988, с. 97108. Изобретение относится к технологии машиностроения и может быть использовано для контроля за состоянием режущегоинструмента в процессе обработки. например, при сверхскоростйом фрезеровании.Целью изобретения является повышение точности обработки.На фиг,1 изображена временная диаграмма технологических проходов и конт- рольных обработок (проходов) " контрольного образца для определения те: кущего состояния режущего инструмента; на фиг,2- схема обработки фрезерованием пг настоящему способу по п.1; на фиг.3 и 4 - схемы обработки контролыого образца; на фиг.б. - схема обработки точением по настоящему способу.по п.2; на фиг.6 - график изменения подачи режущего инструмента во времени при обработке контрольноГо образца по настоящему способу по п.З,Приняты следующие обозначения: Т -цикл работы режущего инструмента (например, заданный перйод стойкости),- целое число, равное количеству обработок контрольного образца за цикл работы инструмента, 1 - номер технологического прохода :режущим инструментом заготовки (заготовок), Е - номер контрольного прохода (обработки) режущим инструментом . контрольйого образца, - режущий инструмент, 2 - стол станка, 3 - заготовка, 4 - контрольный образец, Я - траектория движения режущего инструмента при М-й обработке контрольного образца, 5 - контуры получаемой на данной операции детали (заготовки), П - контрольная поверхность, Пк - поверхность, образованная К-м контрольным проходом режущим инструментом контрольной поверхности, з - подача режущего инструмента при обработке (проходе) контрольного образца (контрольной поверхности), т - время, зд - заданное значение подачи;Способ осуществляют следующим образом,Определяют промежутки операционного времени, через которые следует точноопределить текущее состояние режущегоинструмента. Например, в течение заданного цикла работы инструмента Т назначают 5количество обработок контрольного образца г (исходя из точности определения используемых параметров АЭ, требуемыхнадежности контроля, точности обработки ит,д.), Заявитель рекомендует г5. 10В цикл работы данным инструментомвключают контрольные обработки конт. рольного образца через интервалы времени .=Т/г (с учетом необходимости завершениявыполняемых проходов), На станке базируют заготовку 3 и контрольный образец 4,Твердость материала контрольного образцане должна йревышать твердости заготовки,чтобы условия обработки контрольного образца не были тяжелее условий обработки 20заготовки, при этом не пройзойдет сущест-венного износа или поломки инструментапри обработке контрольного образца. Невыполнениеданного ограничения снижаетточность способа, либо делает. его неработоспособным,Контрольный образец базируют так,чтобы поверхность для обработки была.строго параллельна направлению движениярежущего инструмента при контрольной обработке, При этом возмокны два типа обработки контрольного образца, как видно иэфиг.3 и 4,Согласно фиг,3, каждая новая обработ-ка Я выполняется на новом участке образца4. При обработке контрольного образца посхеме фиг.4 характерный размер образца 4с каждым контрольным проходом изменяется на заданную величину глубинь 1 обработки контрольного прохода. Путь резания при 40обработке контрольного образца (проходеЗк) не должен превышать 0,05 1., где 1 - путьрезания при обработке заготовки в теченииуказанных промежутков операционноговремени, Данное численное ограничение 45Определяется целью изобретения. Невы полнейие данного ограницения приводит кизносу инструмента при обработке им кон-.трольного образца и недостйжениЮ целиизобретения, 50 Для контрольйого образца заранее известна тарировочная зависимость параметра АЭ, являющемся критерием состояниярежущего инструмента (критерий не входит 55 в объем притязаний данной заявки, а выбирается из иэвестнь 1 х), от определяемой характеристики состояния режущего инструмента (например, износа),Осуществляют обработку заготовок (заготовки) 3 за время ТЙ, после чего рабочиминструментом 1 совершают обработку контрольного образца 4 на заданных режимахи измеряют соответствующие параметрыАЭ, по которым судят о состоянии режущего инструмента, Если состояние режущего инструмента соответствует норме, продолжают обработку данным инструментом, послечего через заданный промежуток времени ТЙ снова осуществляют обработку контрольного образца.Так как условия обработки контрольного образца в каждом иэ совершаемых контрольных проходов неизмененные и определяются заданными режимами, то изменение измеряемых параметров АЭ Определяется лишь изменением состояния режущего инструмента. Таким образом, режимы и условия обработки заготовки не оказывают влияния на регистрируемые параметры АЭ,При многопроходной обработке сложных деталей, когда цикл работы инструмента Т сопоставим с временем обработки данным типом инструмента на данной операции; в качестве контрольного образца можно использовать одну из эон обработки заготовки, Для этого одним из первых технологических проходов операции назнацают проход, образующий на заготовке 3: контрольную поверхность Г 1, Рекимы для данного прохода наэнацают соответствующим заданным для обработки контрольного образца (контрольной поверхности), Через соответствующее колицество технологических проходов. определяемых временем Тlг, осуществляют обработку контрольной поверхности, при которой измеряют параметры АЭ и определяют состояние инструмента,Результаты, наилучшим образом коррелирующие, например; с износом инструмента, получают при прерывании подачи (см, фиг.6; э=О), При этом совершается вращательное движение инструмента (или заготовки), а рабочее движение подачи отключают, Сигналы АЭ в данном случае в основном зависят от площади фактического контакта (площади трения) инструмента с деталью и в меньшей степени отражают процессы разрушения (разрушения, т.е. резания, при э=О нет). Прерывать подачу при обработке заготовки нельзя, т.к. образуется участок обработанной поверхности с измененными, нерасчетными свойствами. При обработке контрольного образца ограничений на значения подачи нет, Поэтому при обработке контрольного образца подачу кратковременно прерывают, в период данного прерывания регистрйруют сигналы АЭ,по параметрам которых судят о состояниирежущего инструмента.П р и м е р. Осуществляют фрезернуюобработку заготовки корпусного типа из 5Д 16 пальцевой фрезой 10 иэ Р 18 на станке6 А 12 П, оборудованном скоростным шпинделем ШКФ 24/11, Заданный период стойкости режущего инструмента Т=4,5 мин.Назначают к=6. На столе станка базируют 10также контрольный образец из Д 16 прямоугольной формы 30 х 100 мм под обработку .по схеме фиг,З, Через =-45 сек контурнойобработки заготовки с подачей з = 10 м/мини 1 = 1-7 мм, не отключая вращения шпинделя (и = 24000 об/мин), режуцим инструментом осуществляют обработкуконтрольного образца на пути резания30 мм - 0,05 Е., где .=3000 - 8000 мм, приподаче э=10 м/мин и 1=2 мм. Интенсивность 20АЭ регистрировали датчиком, установленным на контрольном образце и связаннымс измерительной аппаратурой, Сравнивализначения параметра со значениями заранееизвестной тарировочной зависимости интенсивности АЭ от износа, и определялиизнос фрезы. По результатам четвертой ивосьмой обработки контрольного образцакорректировали установочный размер навеличину износа фреэы. Данной фреэой обработали три вместо двух заготовок,В результате внесения коррекций приобработке второй и третьей заготовок получень 1 размеры, соответствующие допускам. Если бы указанные коррекции не были 35бы произведены, то необходимая точностьобработки (0,4 мм) получена бы не была.Измерения параметра АЭ с заготовки приее обработке не зафиксировали аномального состояния режущего. инструмента в укаэанные моменты времени вследствиепеременных припусков на обработку, Такимобразом, реализованный способ позволилповысить точность обработки.Эксперименты по построению тариро. вочной зависимости интенсивности АЭ отизноса фрезы показали, что коэффициент еекорреляции для случая измерения АЭ принепрерывной обработке контрольного образца равен 0,85, а для случая измерения 50АЭ при прерывании подачи на 2 с во время.обработки контрольного образца равен0,93. Поэтому точность определения состояния режущего инструмента, а следовательно, и точность обработки при реализации 55способа по п.З выше, чем при реализацииспособа по пЛ. Способ по п.З реализуетсяаналогично способу по п.1, По прохождениирежущим инструментом заданного участка контрольного образца подачу прерывали на 2 сек, в течение которых измеряли сигналы АЭ, сравнивали их с полученной ранее тарировочной зависимостью, по которой определяли износ инструмента.Настоящий способ может быть использован при обработке фрезерованием (фиг,2), точением (фиг.5), растачиванием. Наиболее рациональная область применения способа - сверхскоростное фрезерование, при котором время на торможение и разгон шпинделя может составлять от 0,5 до нескольких минут, В данных условиях определение состояния режущего инструмента по параметрам АЭ, возникающей при обработке заготовки, недостоверно в силу указанных ранее причин, а останов шпинделя для контроля инструмента требует больших временных затрат, снижает производительность обработки, сокращает ресурс скоростного электродвигателя, количество запусков которого ограничен. Эффективно использование заявляемого способа в технологических процессах, включающих активный контроль режущего инструмента методом АЭ (при таком контроле надежно определяется лишь поломка, и в некоторых случаях катастрофический износ. инструмента), т.к, не требует создания других диагностических систем.Формула изобретения 1. Способ обработки, при котором заго- товку базируют на станке, обрабатывают и проводят измерение параметров акустической эмиссии, по которой определяют износ инструмента, о тл и ч а ю щи й с я тем, что, с целью повышения точности обработки, на станке базируют контрольный образец, твердость материала которого выбирают не выше твердости материала заготовки, через заданные промежутки операционного времени, в течение которого обрабатывают заготовку, обрабатывают образец на заданных режимах резания и измерение параметров акустической эмиссии производят по результатам обработки образца, при этом путь резания при обработке образца назначают не выше 0,05 пути резания при обработке заготовки.2. Способ по п,1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что в качестве контрольного образца берут поверхность заготовки, которую обрабать 1 вают на заданных режимах,,3, Способ по п 1, отл и ч а ю щи йс я тем, что во время обработки контрольного образца последнюю ведут с прерывистой подачей и в период отсутствия последней производят измерение параметров акустической эмиссии,.1798037 иг иг Корректор М. Керец дак СССР Заказ 735 ВНИИГосударс и оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 Составитель А. ВдовиТехред М,Маргентал Тираж Подписноенного комитета по изобретениям и открытия3035, Москва, Ж; Раушская наб., 4/5 ЖЛ,8 йа