Способ оценки шероховатости поверхности в процессе резания

Способ оценки шероховатости поверхности в процессе резания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ н11872052 (61) Дополнительное к ввт. свмд-ву— (22) Заявлено 12.11.79 (21) 2840742/25-08 с присоединением заявки HP (23) Приоритет— (51)М. Кл.

В 23 В 49/00

Государственный комитет

СССР но делам мзобретенмй и открытий

Опубликовано 15.10.81. Бюллетень М9 38 (53) УДК 6 2 1. 7 5 3 (088.8) Дата опубликования описания 15,10.81 (72) Авторы изобретения

В.В. Астапов, С.А ° Морозов и И,Д. Шантин

° f (71) Заявитель (54) СПОСОЙ ОЦЕНКИ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ

В ПРОЦЕССЕ. РЕЗАНИЯ

Изобретение относится к обработке металлов резанием и может найти при менение дпя оценкы шероховатости обрабатываемой поверхности непосредственно в процессе резания.

Известен способ, направленный на получение информации о ше1йховатости поверхности, заключающийся в том, что преобразуют механические колебания бабки шлифовального станка

s электрический сигнал, выделяют частотные составляющие путем построения виброграммы, по максимальным амплитудам которых судят об отклонениях шероховатости поверхности, вызываемых неисправностями в кинематической схеме станка tl).

Этот способ может быть использован для оценки шероховатости и для других способов обработки резанием, однако он не позволяет оценить отклонений шероховатости, вызванных нестационарностью самого процесса резания. Специфика процессов резания при обработке внутренних поверхностей, например прн глубоком сверлЕнии, характеризуется особенностями стружкообразования и стружкоотвода, при которых возможны попадания элементов стружки и продуктов износа под опорные планки инструмента, что вызывает резкие нарушения шероховатости - появление рисок на обрабатываемой поверхности. Кроме того, в зоне определенных скоростей резания, соответствующих интенсивному наростообраэованию, возможно резкое увеличение шероховатости, связанной с частотой возникновения и срывов нароста. Следовательно, при оценке шероховатости в процессе обработки поверхности необходимо учитывать не только состояние кинематики станка, но и состояние самого процесса резаIS ния. В то же время отсутствие способа оценки шероховатости, формируемой в процессе резания, препятствует активному воздействию на ход процесса резания и способствует появлению неисправимого брака дорогостоящих деталей.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей способа и активное воздействие на

21 ;ход процесса резания.

Поставленная цель достигается тем, что виброакустический сигнал, генерируемый системой СПИД, выделяют в ультразвуковом диапазоне частот, ЗК находят его огибающую, фильтруют ее

872052

На частоте, соответствующей базовой длине, и по параметрам полученного сигнала судят о шероховатости поверхности, причем, постоянную времени для выделения огибающей вибро амустического сигнала выбирают из условия выделения ударных импульсов, сопровождающих процесс формирования поверхности.

На основании известных теорем о спектрах поверхности и частотной диагностике можно утверждать, что действия различных факторов на процесс обработки отображается в форме получаемой поверхности и, в частности, в шероховатости. Процесс формирования поверхности обрабатывае- 15 мой детали в зависимости от состояния системы СПИД и процесса резания сопровождается резкими изменениями сил резания, что приводит к возникновению ударных явлений (импульсов). Щ

Продолжительность таких импульсов, например срывов наростов, составляет сотые доли оборота или по времени— единицы миллисекунд. Чтобы воспринять импульсы такой длительности, а они несут информацию об ударных явлениях, сопровождающих процесс формирования поверхности, необходимо их передавать на частоте, определяемой известным соотношением ;=yff где 6 - время установления колебаний в резонансном контуре,с;

q — добротность контура резонансная ++oT + контура 35

Гц, Так как время установления должно быть на порядок меньше длительности ударного воздействия, то оно в нашем случае имеет величину 40 единиц .и долей мс. Учитывая, что добротность резонансных контуров виброакустического канала, по которому передается информация о формировании поверхности, довольно высока и составляет величину 50 — 100, то 45 резонансная .частота контура должна находиться в пределах, определяемых соотношением:

Р = = — - - = (50-100) ° 10 Ги щ0

50 — 100 Ъ Г 1 .10" С

Таким образом, для того, чтобы получить информацию о шероховатости поверхности в процессе резания, необходимо виброакустический сигнал выделять в ультразвуковом диапазоне 55 (вы е 20 кГц) на частоте одного из резонансных контуров виброакустического канала.

Информация о состоянии процесса формирования поверхности в общем слу- 60 чае отображается огибающей виброакус тического сигнала. Поскольку шероховатость обрабатываемой поверхности ,формируется под воздействием быстро. протекающих процессов, связанных с резанием, то информация о ней при резании заключена в огибающей виброакустического сигнала, которую выделяют с постоянной времени, согласо-! ванной с длительностью ударных импульсов, сопровождающих процесс формирования поверхности.

Учитывая, что значения параметров шероховатости определяют при соответствующих величинах базовых длин, информацию о шероховатости получают фильтрацией огибающей внброакустичес-i кого сигнала на частоте, соответствующей базовой длине.

На фиг. l представлена блок-схема, поясняющая данный способ(a качестве параметра огибающей виброакустического сигнала использовано ее среднее значение, соответствующее параметру В по ГОСТ 2789-73), на фиг.2 последовательность преобразования сигнала (на осях ординат обозначены выходные сигналы соответствующйх блоков, указанных на фиг. 1).

Устройство содержит последовательно соединенные вибропреобразователь 1, усилитель 2, первый фильтр

3, первый детектор 4, блок выделения огибающей 5, второй фильтр б, второй детектор 7, усредняющее устройство 8 и регистратор 9.

Виброакустический сигнал, генерируемый системой СПИД в процессе резания, воспринимается вибропреобразователем 1, преобразуется в электрический сигнал и усиливается усилителем 2. Фильтр 3 выделяет колебания ультразвукового диапазона, соответствующие частоте одного из резонансных контуров виброакустического канала. С выхода фильтра 3 сигнал поступает на детектор 4, выпрямляется и подается на вход блока выделения огибающей 5, постоянная времени которого выбрана из условия выделения ударных импульсов, сопровождающих процесс формирования поверхности.

С выхода блока 5 сигнал поступает на фильтр 6, частота которого соответствует базовой длине. Сигнал, сформированный фильтром б, подается на вход детектора 7 и с выхода последнего - на вход усредняющего устройства 8, выделяющего среднее значение сигнала, которое фиксируется регистратором 9 °

Пример. Реализация способа оценки шероховатости обрабатываемой поверхности в процессе резания по параметрам огибающей виброакустического сигнала, выделенного в ультразвуковом диапазоне частот, проводится при сверленин глубоких отверстий диаметром 7 мм в стали 95Х18 твердосплавными однолеэвийными сверлами на станке Т20-ЗООЧ. Монолитная твердосплавная режущая головка инструмента изготавливается из сплава

1li 4 И, i>

Ы ГIj,f 1 lt Г 3

872052

Формула изобретения

Ут

6К80М, длина инструмента составляет

650 мм. В качестве смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) используется смесь из 90В сульфофрезола и 10% керосина. Давление СОЖ в процессе резания составляло 60 кгс/см

В качестве оценок шероховатости обрабатываемой поверхности исполь» зуется величина R по ГОСТ 2789-73

IH соответствующее ей среднее значение огибающей виброакустического сигнала R+ . Для исключения размерности к масштабности величин R „ и Rg проводится их нормировка. В качестве правила нормировки приняты следующие соотношения:

% м:<4 окс амин

<+a мсвкс мокс - 1о мин он И ьмс кс

% М де с мскс Иамакс, Ra » Ъмим максимальные и минимальные значениЯ величин Ra н ВЯ в пРеделах базовой длкныу

n — количество выборок величин R„ .по поверхности для одной и той же. базовой длины.

Критерием близости сравниваемых величин R u R „ служило соотношеОН ние: a — kale 30

КФ си

Проводят обработку партии из 10 деталей, причем значения В регистрируются устройством, приведенном на фиг. 1, непосредственно в процессе 35 резания, а значения Ra получают уже на обработанных поверхностях с по.мощью профилографапрофилометра модели..201, Вычисления значений коэффициента 4р К показали, что они не превышали значений 0,3, причем с увеличением .количества выборок и при определении Rg эти значения уменьшали до ,0,22, что свидетельствует о хорошем 4> совпадении оценок шероховатости поверхности, полученных известным и прилагаемым способами. Следовательно, параметры огибающей виброакустического сигнала, выделенного в ультразвуковом диапазоне частот по предлагаемому способу, могут быть использованы для оценки шероховатости обрабатываемой поверхности непосредственно в процессе резания.

Таким образом, оценка шероховатости обрабатываемой поверхности по параметрам огибающей вкброакустичес« кого, сигнала, выделенного в ультразвуковом диапазоне. частот, позволяет производить контроль состояния как наружных,так и внутренних обрабатываемых поверхностей непосредственно в процессе резания, учитывать изменения шероховатости поверхности по всей площади обработки и исключить дополнительные трудозатраты на контрольную операцию и технологические потери при оценке шероховатости в труднодоступных местах.

Все это расширяет возможности спо- соба и создает условия для активного воздействия на ход процесса резания, способствуя повышению качества обрабатываемых деталей и производи1тельности труда

Способ оценки шероховатости поверхности в процессе резания, основанный на учете состояния системы

СПИД по ее вибрациям, о т л и ч а ю-,,шийся тем, что, с целью расшире,ния возможностей способа и активного воздействия на ход процесса резания, выделяют переменную составляющую огибающей виброакустического сигнала, по параметрам которой определяют шероховатость поверхности.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Дунин-Барковский И.В,, Карташова A.Н. Измерение и анализ шероховатости, волнистости и некруглости поверхности,М., Машиностроение, 1978, с. 215-218.

ВНИИХИ Заказ 8888/16

Тираж 1151 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектная, 4