способ определения оптимальной длины дополнительной режущей кромки

Формула изобретения

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИМАЛЬНОЙ ДЛИНЫ ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ РЕЖУЩЕЙ КРОМКИ, при котором обрабатывают образец и измеряют амплитуду колебаний инструмента, отличающийся тем, что образец последовательно обрабатывают несколькими инструментами с различной длиной дополнительной режущей кромки и за оптимальную ее длину принимают ту максимальную ее длину, при которой амплитуда колебаний резко не увеличивается.

Описание изобретения к патенту

Способ относится к лезвийной обработке материалов.

Известен способ определения длины дополнительной режущей кромки l_доп. по обобщенным опытно-статистическим данным. Длина кромки l_доп. - для токарных резцов:

l_доп. = (1,1...1,2)S, где S - подача, мм/об (см. Аршинов В.А., Алексеев Г. А. Резание металлов и режущий инструмент - М.: Машиностроение, 1968, - с. 173 [1]),

l_доп. = (2...3)S, (см. Батрин Л.Е. Силы резания и чистота обработанной поверхности при точении пластмасс. Новое в резании металлов и пластмасс. Куйбышев: Книжное издательство, 1963, - с. 48 [2]).

l_доп. = 1,2S; l_доп. = S + 110^-3 м (см. Развитие науки о резании металлов. В.Ф.Бобров и др. - М.: Машиностроение, 1967, - с. 231 [3]);

- для торцовых фрез:

l_доп. = (3...5)S (см.: [3]).

Недостатком этого способа является то, что литературные данные зачастую не учитывают конкретного сочетания инструментального и обрабатываемого материалов, других конкретных условий обработки и поэтому ими нельзя пользоваться во всех необходимых случаях, т.к. значения длины дополнительной режущей кромки, определенные по предлагаемым зависимостям, не будут оптимальными.

Как и режимы резания, геометрические параметры режущей части инструмента, в том числе и оптимальную длину дополнительной режущей кромки, определяют различными методами одно- и многофакторного анализов, математическая обработка их результатов дает возможность получения эмпирических формул (см. Вульф А.М. Резание металлов. - Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1973, - с. 217-224).

Недостаток этого способа в том, что определение оптимальной длины дополнительный режущей кромки сопряжено со значительными затратами времени как на проведение экспериментов, так и на математическую обработку их результатов.

Наиболее близким по технической сущности и получаемому результату к изобретению является способ определения оптимальной длины дополнительной режущей кромки по эмпирической зависимости, полученной в результате математической обработки результатов исследований, проведенных методами одно- или многофакторного анализов (см. Филоненко С.И. Резание металлов. - Киев: Техника, 1975, - с. 55, формула 55).

При помощи этого способа можно определить оптимальную длину дополнительной режущей кромки инструмента для любого случая лезвийной обработки, однако при этом затраты времени будут значительными.

Целью изобретения является повышение точности и сокращение трудозатрат при определении оптимальной длины дополнительной режущей кромки.

Указанная цель достигается тем, что в качестве параметра процесса резания принимаются колебания, сопровождающие резание. Их применение объясняется тем, что при различной длине дополнительной режущей кромки на режущей части инструмента интенсивность колебаний будет различной и, начиная с определенной длины этой кромки, на обработанной поверхности будут наблюдаться следы вибрации и резкое изменение амплитуды колебаний, в этом случае можно зафиксировать соответствующими приборами (все остальные параметры и условия резания при этом остаются постоянными) (см.: [1], с. 71, рис.63).

Достижение максимальной стойкости инструмента обеспечивается увеличением длины дополнительной режущей кромки, так как при этом вершина режущей части инструмента становится более массивной, как известно, уменьшение главного и вспомогательного углов в плане и₁ ведет к увеличению стойкости инструмента (см. [3], с. 227, 230-231), а при наличии дополнительной режущей кромки ₁= 0^о и, следовательно, это будет положительно сказываться на стойкости инструмента.

Однако, начиная с определенной длины этой кромки, процесс резания приобретет нежелательный характер, что выразится в состоянии обработанной поверхности (см. [2], с. 48).

Особенно заметны такие явления при обработке неравномерно упрочненных материалов, например различных газотермических порошковых покрытий. Поэтому при определении оптимальной длины дополнительной режущей кромки можно использовать в качестве исходного параметра процесса резания колебания, возникающие в процессе обработки, и по изменению этих колебаний судить об оптимальной длине геометрического параметра режущей части инструмента - дополнительной режущей кромки ( ₁= 0^о).

Способ осуществляется путем проведения кратковременных испытаний. Подготовляют N инструментов с различной длиной дополнительной режущей кромки. Обрабатывают образец (фиг.1) с количеством шеек под обработку, соответствующим количеству инструментов, подготовленных для испытаний. Скорость резания V, подачу S, глубину резания t, геометрические параметры (кроме длины дополнительной режущей кромки) режущей части выбирают постоянными, соответствующими впоследствии рабочим параметрам процесса резания. Производят обработку 1-й шейки образца 1-м инструментом с длиной дополнительной режущей кромки l_доп. = l₁, фиксируя при этом амплитуду колебаний. Затем обрабатывают 2-ю шейку 2-м инструментом с l_доп. = l₂, также фиксируя амплитуду колебаний. Обрабатывают k-1-ю шейку k-1-м инструментом с длиной дополнительной режущей кромки l_доп. = l_k-1 и фиксируют амплитуду колебаний. После обработки k-й шейки инструментом с длиной дополнительной режущей кромки l_доп.= l_k прибор зафиксирует резкое увеличение амплитуды колебаний. На этом испытания прекращают и за оптимальную длину дополнительной режущей кромки принимают максимальную длину l_доп. = l_k-1, при которой не наблюдалось резкого увеличения амплитуды колебаний.

Шаг увеличения длины дополнительной режущей кромки t_доп. для каждого последующего инструмента выбирают минимально возможным, исходя из технических возможностей обрабатывающего и измерительного оборудования, имеющегося в наличии и применяющегося при изготовлении инструментов.

Новизной в изобретении по отношению к прототипу является то, что оптимальную длину дополнительной режущей кромки определяют путем проведения кратковременных испытаний.

Существенным отличительным признаком изобретения является определение оптимальной длины дополнительной режущей кромки при помощи исходного параметра - периодических колебаний, возникающих при резании и при увеличении длины дополнительной режущей кромки инструмента сверх величины, строго определенной для каждого конкретного процесса резания, сопровождаемых резким увеличением амплитуды колебаний.

На фиг. 1 показан образец для проведения испытаний; на фиг.2 - режущая часть инструмента с дополнительной режущей кромкой с длиной lдоп; на фиг.3 - график амплитуда - длина дополнительной режущей кромки.

П р и м е р. Изготовляют образец с покрытием из порошка ПГ-10Н-01 (ТУ 48-4206-158-82) (фиг.1), нанесенным методом газопламенного напыления на шейки (количество шеек - N = 5). Принимают: V = 1,3 м/с; S = 0,08 мм/об; t = 0,6 мм; передний угол = -20^о; задний угол = 10^о; главный угол в плане = 40^о; вспомогательный угол в плане ₁= 10^о; угол наклона главной режущей кромки = 0^о. Длина дополнительной режущей кромки ( ₁= 0^о) первого резца l_доп. = 0,05 мм; шаг изменения длины кромки каждого последующего резца - 0,025 мм. Всего резцов - 5 штук.

1-й резец - l_доп. = 0,05 мм; 2-й резец - l_доп. = 0,075 мм;

3-й резец - l_доп. = 0,1 мм; 4-й резец - l_доп. = 0,125 мм;

5-й резец - l_доп. = 0,15 мм.

Материал режущей части - киборит.

Обработку ведут на токарно-винторезном станке 16К20Ф3.

После обработки:

1-м резцом - А = 25 мкм,

2-м резцом - А = 29 мкм,

3-м резцом - А = 36 мкм,

4-м резцом - А = 179 мкм.

Поэтому за оптимальную длину дополнительной режущей кромки принимают длину кромки четвертого резца, при обработке которым шейки образца резкого увеличения амплитуды колебаний не наблюдалось, l_{доп.опт.} = 0,125 мм.

Применение предлагаемого способа позволит повысить точность и сократить трудозатраты при определении оптимальной длины дополнительной режущей кромки.