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

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

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области обработки материалов резанием и может быть использовано при экспериментальимх исследованиях условий работы режушего инструмента. Целью изобретения является повьппение точности определения сил при ограниченной жесткости системи СПИД. В процессе бработки отключают продольную подачу, измеряют в течение одного оборота заготовки составляющие силы резания При уменьшении толщины срезаемого слоя, определяют эти силы при указанной толщине, равной или близкой к нулевой. Находят силу на задней поверхности резца по построенному графику зависимости составляющих силы резания от времени оборота заготовки и величины упругой деформации заготовки - по точке перегиба графика. Обработку после остановки резца 1 производят до момента формирования поверхности резания 4 в поверхность вращения, после чего в направлении, обратном направлению подачи S, не изменяя глубины резания t, отводят резец от обрабатьшаемой поверхности, затем включают продольную подачу и . производят обработку иизмерение, отсчитывая полный оборот заготовки 2 от момента контакта лезвия резца с обрабатьшаемой поверхностью. При этом силы на задней поверхности резца определяют графически по точке пересечения с осью ординат линии, лежащей после точки перегиба. 4 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 В 23 В 1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTWI (21) 4134697/31-08 (22) 16.10.86 (46) 07.06.88.Бюл. Н 21 (71) Могилевское отделение Физикотехнического института АН БССР (72) Г.Ф.!!!атуров и Л.П.Поздняков (53) 621 . 94 1 . 27 (088 . 8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1207632, кл. В 23 В 1/00, )984. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СИЛ НА ЗАДНЕИ ПОВЕРХНОСТИ РЕЗЦА И УПРУГОЙ ПЕ—

ФОРМАЦИИ МАТЕРИАЛА ЗАГОТОВКИ ПРИ ЕЕ

ОБРАБОТКЕ (57) Изобретение относится к области обработки материалов резанием и может быть использовано при экспериментальных исследованиях условий работы режущего инструмента. Целью изобретения является повышение точности определения сил при ограниченной жесткости системи СПИД. В процессе Fðàботки отключают продольную подачу, измеряют в течение одного оборота заготовки составляющие силы резания

„„SU„„! 400786 А1 при уменьшении толщины среэаемого слоя, определяют эти силы при укаэанной толщине, равной или близкой к нулевой. Находят силу на задней по- . верхности резца по построенному графику зависимости составляющих силы резания от времени оборота заготовки и величины упругой деформации заготонки — по точке перегиба графика.

Обработку после остановки резца 1 производят до момента формирования поверхности резания 4 в поверхность вращения, после чего в направлении, обратном направлению подачи $, не изменяя глубины резания t, отводят резец от обрабатываемой поверхности, затем включают продольную подачу и . производят обработку и измерение, отсчитывая полный оборот заготовки 2 от момента контакта лезвия резца с обрабатываемой поверхностью. При этом силы на задней поверхности резца определяют графически по точке пересечения с осью ординат линии, лежащей после точки перегиба. 4 ил.

1400786

S(t) - Snt2, О (tA

С г.

30 (1) а Я sin, t/Я1Г ч

Изобретение относится к обработке материалов реза1«ием и может быть исг!ользовано при экспериментальных исследованиях условий работы режу5 щего инструмента.

Цель изобретения — повышение точности определения сил при ограниченной жесткости системы станок-приспособлениее-инс т румент-деталь (СПИД) .

На фиг.1 представлена схема об<работки, на фиг. 2 — развертка на плоскости траектории вершины режущего инструмента и изменение текущей подачи за один оборот заготовки после 15 начала обработки; на фиг.З вЂ” 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, перемещае-25 мым с подачей S, вращаемой со скоростью V,< заготовки 2, снимают припуск глубиной t со следующими параметрами сечения 3 среза где а — голщина среза;

$ - подача, мм/об", 35

Ь вЂ” ш< рина среза; глубина резания; главный угол резца в плане.

В процессе обработки отключают пропродолъную подачу и производят реза<1<1 ние остановленным резцом I (положение ре-. ца 7, фиг. 1) до получения пов- рхности 4 резания в виде поверхности вращения, что обеспечивается временем процесса, большим или равным времени одного оборота загoTQBки.

После этог2 в направлении, обрагном направ.—,еник< подачи, не изменяя глубины резания t, отводят резец 5 от поверхности 4 резания на величину 1 (полажение резца ll), освобождая его главное лезвие 5 от контакта с поверхнос-ью 4 резания. Величина

1, должна <.ы1ь больше величины упругой деформации материала в направле<чии подачи S, что необходимо для того, чтобы на резец не дРйствов;—

1!.«С ИЛЫ СO С TOPOHbl flOP РРХНО<. ТИ P Я— ния, которые могут внести пс греш;,ость в последующие измерения с««г<. Затем включают продольную подачу и производят обработку с фиксацией г<эвестны«п« ме одdMH изменений состанля,i„

4 резания в течение времени одного оборота заготовки. При обработке траекторией каждой точки главного лезвия

5 резца 1 является винтовая линия, имеющая угол подъема относительно плоскости вращения заготовки (фиг.2) .

От момента контакта лезвия 5 резца с поверхность резания подача на одном обороте заготовки увеличивается по закону.-де S(t) — текущая подача;

n — частота вращения заготовки; время, прошедшее после включения подачи, и

При г = - --, S(t) Б; при

Исход «из (1), толщи «а реза также меняется по укаэанной зависимости, как и S(t) (фиг.3). ДалеР. строят график 6 завис.имости равнодействуюЩей СИЛЫ (ИЛИ ЕЕ СОСтанЛЯк ЩИХ ), дРйствующей на резец, от времени

1: Р (фиг. 3) . Сила Р увеличивается с увеличением времени t„. График P

fft,j имеет пер .r<«o н.ки перелом в т<2чке 7, соответствующей времени ., указывающий, что стружкосбраз<2:2ан,;а на fleредней поверхности резца началось, т.е. начиная .-. Точки 1, начиНаетоя црОцЕСС. рЕЗаиня, И даГЕ - Снда резания унеличивасг<-.я по кривой 8.

С момента контакта ре-«ца с за. отовк< и г.... "«омента кон гакга лез.. ня 5 рез— повеохностью 4 резания за1 >топ . на<««<«ае Io<«уп!2, "о<<ластичРский

<<ятакт «адней ц<29< рхности резиa по

1< н=рхн,ы рРзан, l П к«зloì сч: так T заготовку с устaHof«u÷íк<м«< центраП НаНМЕНЕР жЕГ T<, ", ЗНeH2М СИСТЕМЫ (!W g, 14007

Когда фактическая толщина среза по мере ее увеличения эа счет продвижения р зца в направлении подачи, достаточна для начала процесса ре з ас ния,после момента времени tq происхо- дит отделение стружки. График P=f (t,) имеет перелом в точке 7.Сила Р (Р „,Р»

Р ), фиксируемая в момент времени

tq от начала контакта лезвия 5 резца с поверхностью 4 резания, является силой, действующей на задней поверхности резца.Она равна (2) 15 где Р,„ц, — сила, действующая на заднюю поверхность резца и обусловленная его упругопластическим контактом непосредственно с поверхностью резания, Если система СПИД абсолютно жесткая, то прогиб заготовки и просадка центров станка равна нулю v. сила 25

Ру«0, что практически невозможно.

Величина перемещения лезвия 5 резца в направлении, перпендикулярном к нему, т.е. в плоскости NN (фиг.)), иэменени". которого представлено лини- 30 ей 9 (фиг.3), в момент времени равна

Рч« сг= а,— а, После определения силы Р, или ее составляющих Р,„.,Р,, Р, силу трения F и нормальную силу М,, действующих на задней поверхности резца с Я = О и обусловленных упругоплас35 тическим деформированием материала заготовки на поверхности резания, onа = а,+d

1 (3) Р, Р1 cos a ч,+ (Р1„sin y + Р,„cosV)>

17

" s 1-n I43 3

N, (Ð1„sin Ц + P1 cos 4 )cos

45 -р а1п ч из

Р, Р„; N,= Р,„sin + Р, сов р на задней лоF) г где а, — велич ина ул ругой деформации материала н плоскости NN, вызванная его обработкой;

d — величина упругой деформации заготовки н плоскости NN, вызванная ее нежесткостью, или величина, иа которую уменьшается толщина среза за счет упругого отжатия заготовки до начала процесса резания.

Продолжив линию 8, лежащую после точки перегиба 7 графика Р = f(t,), до пересечения ее с осью координат значений Р, получают величину силы

P1 . Процесс резания начался бы с момента to О, если бы на задней понерхности резца действовала сила P которая заранее (до начала процесса движения резца по заготовке) произвела бы работу по упругопластическому деформированию материала поверхности резания. По, так как сила P no мере увеличения подачи нарастает мо86

4 нотонно (фиг.3, криная 6) и P P1 при t, t,, то в случае жесткой системы СПИД процесс резания начался бы с момента t, t,, когда толщина среза была бы равна упругой деформации материала 1 „р, вызванной его об-, работкой резцом, т.е. а д,р„

Точка IО и этом случае была бы точкой перегиба (перелома) кривой графиf(to)

Поскольку имеют нежесткую систему

СПИД, упругое перемещение заготовки и улругопластическая деформация ее материала на поверхности резания происходят одновременно, то процесс резания начинается в точке 7 при

Однако определив иэ графика силу Р1(Р1„,Р1,Р1 ), и величину а1 = д„„р(по линии 9 при t, t,), используя принцип суперпоэиции, т.е. раздельного рассмотрения влияния факторов, из (2) и (3) определяют величину упругой деформации заготовки и силу Р «, необходимую для ее осущестнления: ределяют по зависимости где а(ц - угол между вектором скорости заготовки Ч и плос3 костью фаски износа задней поверхности резца; гланный угол н плане резца.

Обычно принимают o(„ = О. Тогда (фиг.4) Коэффициент трения

I верхности резца ран -.и

5 14007

Пример. Производят обработку стального вала (сталь 45 ) диаметром

70 мм на режимах: число оборотов эа" готовки n 315 об/мин; t 1,1 мм, S 0,78 мм/об. Параметры резца:

jl 0; ц 30; g,+ 100- с 4 ;

1О, материал Т15К6.

В процессе обработки поверхности ревания, выполненной в виде поверх- 10 ности вращения, график зависимости сил от времени имеет перелом в момент времени

t О,1(— ) 0,02 с; !

Р7„9 кг; Р7,„16 кг; Р7 23 кг; амаяк, t7

a --- — — Πla p 0 1S sing

l/n е мак е

86 6

Несущественная 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 поэерхности вращения, после чего повторяются описанные приемы.

Формула изобретения

39 мкм..

При t -"- О 2 с имеют Р

0 и х

23 кг; P > 60 кг; Pz 140 кг.

Иэ графика находят Р 5 кг1 р,„ 8 кг, P „ 12 кг.

0,55t7l

0,55t 7, тогда а,*

1 45 мкм;

1,273;

0,58tт.t

Принимают

t q

Ф 7

Р

М

d а — а

7 а, и „пр — 21,45мкм;

17,55 мкм.

Упругий прогиб заготовки в направлении действия силы P > составляет

1,253

У

4(i

35,1 мкм. в1п Ч На участке кривой 6 от точки 10 до точки 7 происходит упругое перемещение заготовки под действием силы

P.Óâåëè÷åíèå силы P увеличивает на 45 участке 10 — 7 кривой 6 силу трения

F на задней поверхности резца по закону Амонтона, исходя иэ природы внешнего трения, т.е. коэффициент трения на участке кривой 6 от точки 50

10 до точки 7, включая и сами эти точки, не изменяется, и его можно определять на любом указанном участке.

Коэффициент трения по силе Р, т,е. в точке 7, определяется из сост- 55 ношения л )

Рzz

P7„sin30 + Р7„сов30

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 шийся тем, что, с целью повышения точности определения сил при ограниченной жесткос ти системы станок-приспособление-инструментдеталь, обработку после остановки резца производят до мо снта формирования поверхности реза .ия я поверхнос гь вращения, пссле его в направлении, обратном направлению и-:д чи, не изменяя глубины резания, отвсдят резец от обрабатываемой поверхности, затем включают продольную подачу и производят обработку и измерение, отсчить.ая полный оборот за. с;- -ки от момента контак" а лезвия рез <а с с"раоатываеь:: и лове .хностью, при .з,си силн на задней порерхн сти реэцa определяют графически по точке ересечения с осью ординат линии

r рафика, лежащей после точки перегибз.

1400186 а, Ь

0 01р

/7

Составитель В.Золотов

Р лак.то" М.ьланар Техред 11.Сердюкова Корректор В.Бутяга

2752 14 Тираж 880 Подписное

ВНИИ!И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113С 35, Москва, Ж-35> Раушская наб., д. 4/5

"акая

ilnñпчп.... г-;е но- полиграфическое предприятиг, г. ужгород, уп, Проектная, 4