close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY11418

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2008.12.30
(12)
(51) МПК (2006)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
B 23B 1/00
G 01L 5/16
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СИЛ РЕЗАНИЯ НА ЗАДНЕЙ
ПОВЕРХНОСТИ ЧАШЕЧНОГО РЕЗЦА
(21) Номер заявки: a 20060427
(22) 2006.05.10
(43) 2007.12.30
(71) Заявитель: Государственное учреждение высшего профессионального
образования "Белорусско-Российский
университет" (BY)
(72) Авторы: Жолобов Александр Алексеевич; Логвин Владимир Александрович; Логвина Екатерина Владимировна (BY)
BY 11418 C1 2008.12.30
BY (11) 11418
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатель: Государственное
учреждение высшего профессионального образования "Белорусско-Российский
университет" (BY)
(56) SU 1207632 A, 1986.
SU 1151838 A, 1985.
SU 1490511 A1, 1989.
RU 2082123 C1, 1997.
GE 2933 B, 2003.
JP 63096530 A, 1988.
(57)
Способ определения сил резания на задней поверхности чашечного резца, при котором при обработке заготовки выключают продольную подачу, измеряют силы резания при
уменьшении толщины срезаемого слоя до нуля и при его нулевой толщине, отличающийся тем, что измеряют силу резания на главной задней поверхности чашечного резца
при совмещении его вершины с плоскостью правого торца заготовки и дополнительно измеряют результирующую силу резания на задней поверхности чашечного резца при совмещении внешней точки вспомогательной режущей кромки чашечного резца с плоскостью
того же торца заготовки, после чего определяют силу резания на вспомогательной задней
поверхности чашечного резца, при этом во время обработки и при измерении сил резания
направление и скорость вращения чашечного резца поддерживают постоянными.
Фиг. 1
BY 11418 C1 2008.12.30
Изобретение относится к машиностроению, в частности к механической обработке
материалов резанием.
Известный способ заключается в том, что производят экспериментальное определение
составляющих силы резания, по методу экстраполяции выводят графики силовых зависимостей на нулевую толщину среза, пересечение графиков с осями и дают значения сил,
действующих на задней поверхности [1].
Данный способ дает значительные погрешности при определении сил, действующих
на задней поверхности чашечного резца, имеющего круговую режущую кромку, у которой главный и вспомогательный углы контакта расположены по разные стороны относительно плоскости, проходящей через вершину и ось режущего элемента чашечного резца.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам является
способ, который основан на том, что измеряют составляющие силы резания при уменьшении толщины срезаемого слоя. По результатам измерений строят график зависимости силы резания от времени одного оборота детали, в точке перегиба кривой определяют силы
на задней поверхности резца [2].
Данный способ дает значительные погрешности при определении сил на задней поверхности чашечного резца, имеющего круговую режущую кромку с большим углом контакта, у которой главный и вспомогательный углы контакта расположены по разные
стороны относительно плоскости, проходящей через вершину и ось режущего элемента
чашечного резца.
Задачей данного изобретения является повышение точности определения сил резания
на задней поверхности в зависимости от конкретных условий обработки.
Указанная задача достигается тем, что в способе определения сил резания на задней
поверхности чашечного резца, при котором при обработке заготовки выключают продольную подачу, измеряют силы резания при уменьшении толщины срезаемого слоя до
нуля и при его нулевой толщине, согласно изобретению, измеряют силу резания на главной задней поверхности чашечного резца при совмещении его вершины с плоскостью
правого торца заготовки и дополнительно измеряют результирующую силу резания на
задней поверхности чашечного резца при совмещении внешней точки вспомогательной
режущей кромки чашечного резца с плоскостью того же торца заготовки, после чего определяют силу резания на вспомогательной задней поверхности чашечного резца, при
этом во время обработки и при измерении сил резания направление и скорость вращения
чашечного резца поддерживают постоянными.
Сущность изобретения поясняется иллюстрациями. На фиг. 1 представлен чашечный
резец, имеющий передний угол заточки γ3 и задний угол заточки α3, на фиг. 2 представлена схема обработки детали 2 чашечным резцом 1, на фиг. 3 представлены графики изменения силы, действующей на чашечный резец, за один оборот с момента выключения
подачи при первом и втором измерении силы резания, на фиг. 4 представлена схема расположения упругой пластины 4 и схема сил, действующих на главной задней поверхности, на фиг. 5 представлена схема сил, действующих на главной и вспомогательной задних
поверхностях одновременно, на фиг. 6 представлена схема сил, действующих на передней
поверхности, на фиг. 7 представлена схема сил, действующих на передней, главной и
вспомогательной задних поверхностях в нормальном сечении.
Пример осуществления способа.
Способ определения сил резания на задней поверхности при обработке чашечными
резцами, имеющими круговую режущую кромку, у которой главный и вспомогательный
углы контакта расположены по разные стороны относительно плоскости, проходящей через
вершину и ось режущего элемента чашечного резца, осуществляется следующим образом.
Чашечным резцом 1, имеющим передний γ3 и задний α3 углы заточки (фиг. 1), установленным на станке под углом ϕy в горизонтальной плоскости и имеющим вращение Vp,
обрабатывают заготовку 2, снимая припуск t (фиг. 2). Заготовке 2 сообщают вращательное
2
BY 11418 C1 2008.12.30
движение со скоростью V, а чашечному резцу 1 - продольное перемещение с подачей S,
при этом он имеет с заготовкой 2 по главной режущей кромке угол контакта Θг и по вспомогательной режущей кромке угол контакта Θв, и на чашечный резец 1 действует сила резания Р4(Рх4, Ру4, Рz4). Силу Р1(Рх1, Ру1, Рz1), действующую на задней поверхности
чашечного резца 1, фиксируют по составляющим в момент отсутствия процесса стружкообразования на передней поверхности 3 чашечного резца 1. Отсутствие стружкообразования возможно при толщине среза, равной величине упругой деформации материала. Для
установления момента отсутствия стружкообразования на передней поверхности 3 чашечного резца 1 фиксируют известными методами изменение составляющих силы резания
после выключения подачи S станка в течение одного оборота заготовки 2, затем строят
график зависимости силы резания Р от времени T0 (фиг. 3). График P = f(T0) имеет перегиб
в точке, соответствующей времени Т1 оборота заготовки 2, T1 < 1/n, указывающий, что в
точке перегиба графика стружкообразование на передней поверхности 3 чашечного резца 1
прекратилось и в дальнейшем фиксируемые силы действуют только на задней поверхности чашечного резца 1.
Измерение сил осуществляют дважды: первый раз (фиг. 4) - в момент отсутствия процесса стружкообразования на передней поверхности 3 при совмещении вершины чашечного резца 1 с плоскостью правого торца заготовки 2 и второй раз (фиг. 5) - в момент
отсутствия процесса стружкообразования на передней поверхности 3 при совмещении
внешней точки вспомогательной дуги контакта с плоскостью этого же торца заготовки 2,
при этом направление и скорость вращения чашечного резца 1 во время обработки и при
измерении сил поддерживают постоянными. Для облегчения фиксирования момента совмещения плоскости, в которой расположена вершина чашечного резца 1 с правым торцом заготовки 2 в резцедержателе над вершиной чашечного резца 1 закрепляют тонкую
упругую пластину 4, левая плоскость которой совпадает с плоскостью расположения вершины чашечного резца 1. В момент касания левой плоскости пластины 4 торца 5 заготовки 2 и производят отключение подачи и одновременно измеряют силы. Второй раз для
удобства совмещения внешней точки вспомогательной дуги контакта с правым торцом 5
заготовки 2 пластину 4 закрепляют в резцедержателе над внешней точкой вспомогательной
дуги контакта так, чтобы левая плоскость совпадала с плоскостью расположения внешней
точки вспомогательной дуги контакта. В момент касания левой плоскости пластины 4 и
производят отключение подачи с измерением результирующих составляющих силы резания Р3(Рх3, Ру3, Рz3) на задней поверхности чашечного резца 1, при этом до момента отключения подачи фиксируют результирующую (суммарную) силу Р4(Рх4, Ру4, Рz4), действующую
на чашечный резец 1 на передней 3, главной и вспомогательной задних поверхностях чашечного резца 1 одновременно. Силы Р1(Рх1, Ру1, Рz1) и Р3(Рх3, Ру3, Рz3), фиксируемые в момент времени T1 (фиг. 4, 5), после выключения подачи S станка и являются силами,
действующими на главной задней поверхности Р1 при измерении первый раз и на главной
и вспомогательной задних поверхностях одновременно (результирующая) Р3 при измерении второй раз. После определения сил Р1(Рх1, Ру1, Рz1) и Р3(Рх3, Ру3, Рz3) определяют силу
Р2(Рх2, Ру2, Рz2), действующую на вспомогательной задней поверхности по зависимостям
выведенным из фиг. 5:
Рх3 = Рх1-Рх2
Ру3 = Py1 + Ру2
Pz3 = Pz1 + Pz2.
Затем определяют силы трения F1, F2 и силы нормального давления N1, N2, действующие на главной и вспомогательной задних поверхностях соответственно, для этого определяют радиальные и осевые составляющие силы, действующие на чашечный резец 1 в
нормальных сечениях на этих поверхностях (фиг. 7):
F1 = Ррад1cosα3 + Poc1sinα3
F2 = Ррад2cosα3 + Poc2sinα3
3
BY 11418 C1 2008.12.30
где
N1 = Рос1cosα3 - Pрад1sinα3
N2 = Рос2cosα3 - Pрад2sinα3,
Pос1 = Рy1cosϕy - Px1sinϕy
Pос2 = Рy2cosϕy + Px2sinϕy
Pрад1 = Рz1cosψ + (Px1cosϕy + Py1sinϕy)sinψ
Pрад2 = Рz2cosψ1 + (Px2cosϕy – Py2sinϕy)sinψ1.
Отсюда коэффициенты трения на главной µ1 и вспомогательной µ2 задних поверхностях режущего клина чашечного резца 1:
µ1 = F1/N1
µ2 = F2/N2.
Затем получают зависимости для определения сил, действующих на передней поверхности 3 чашечного резца 1, для этого определяют составляющие силы резания Px, Py, Pz,
действующие на передней поверхности 3 согласно зависимостям (фиг. 2, 6):
Рх = Рх4 - Рх3
Ру = Ру4 - Ру3
Pz = Pz4 - Pz3.
Чтобы определить силы трения F и силы нормального давления N, действующие на
передней поверхности 3, определяют радиальную и осевую составляющие, действующие
на чашечный резец 1 в нормальном сечении на этой поверхности (фиг. 7):
F = Poccosγ3 + Pрадsinγ3
N = Pрадcosγ3 - Pocsinγ3,
где
Poc = Pycosϕy - Pxsinϕy
Pпад = Pzcosψ + (Pxcosϕy + Pysinϕy)sinψ.
Отсюда коэффициент трения µ на передней поверхности 3 режущего клина чашечного
резца 1:
µ = F/N.
Таким образом, при обработке набивного бумажного вала суперкаландра, набранного
из хлопко-шерстяной бумаги, ∅ 350 мм и длиной 650 мм чашечным резцом с диаметром
режущей кромки 60 мм, материал режущего элемента - твердый сплав Т15К6 с передним
углом заточки γ3 = 15°, задним углом заточки α3 = 12°, ось чашечного резца расположена
ниже оси вала на 20 мм и повернута в основной плоскости на угол установки ϕу = 1° по
прямой второй схеме ротационного резания на технологических режимах, скорость резания V = 10 м/с, подача S = 2 мм/об, глубина резания t = l мм, скорость обновления режущей кромки (окружная скорость на режущей кромке чашечного резца) Vp = 1,2 ⋅ 10-5 м/с.
Измерение составляющей силы резания производилось динамометром УДМ 600 конструкции ВНИИ. При измерении результирующих составляющих силы резания, действующих одновременно на главной передней, главной и вспомогательной задних поверхностях
по способу, принятому за прототип, получаем Рх4 = 800 Н, Рy4 = -120 Н, знак минус указывает на то, что составляющая Рy4 не отталкивает чашечный резец от заготовки, а затягивает его в заготовку, Pz4 = 350 Н. При выключении продольной подачи после завершения
процесса стружкообразования на передней поверхности чашечного резца фиксируем результирующие составляющие силы резания, действующие на главной и вспомогательной
задних поверхностях: Рх3 = 110 Н, Рy3 = 15 Н, Рz3 = 50 Н. Для определения составляющих
силы резания, действующих на задние поверхности чашечного резца по предлагаемому
способу, измерение составляющих силы резания производим дважды. Первый раз произведено измерение составляющих силы резания, действующих на главную заднюю поверхность при совмещении вершины (наиболее заглубленной точки режущего элемента в
обрабатываемый материал) чашечного резца с правым торцом вала в момент отсутствия
4
BY 11418 C1 2008.12.30
процесса стружкообразования на передней поверхности чашечного резца: Px1 = 150 Н,
Рy1 = 9 Н, Pz1 = 30 Н. Второй раз произведено измерение составляющих силы резания, действующих одновременно на главную и вспомогательную задние поверхности при совмещении внешней точки вспомогательной режущей кромки чашечного резца с правым
торцом вала в момент отсутствия процесса стружкообразования на передней поверхности
чашечного резца: Рх3 = 110 Н, Ру3 = 15 Н, Pz3 = 50 Н. Используя полученные зависимости,
определяем составляющие силы резания, действующие на вспомогательную заднюю поверхность чашечного резца: Рx2 = 40 Н, Рy2 = 6 Н, Pz2 = 20 H. Исходя из вышеизложенного,
повышается точность измерения и меняется качественное представление о величине и направлении составляющих силы резания, действующих на заднюю поверхность чашечного
резца при обработке.
Источники информации:
1. Бобров В.Ф. Основы теории резания металлов. - М.: Машиностроение, 1975. С. 190, рис. 145.
2. А.с. СССР 1207632, МПК В 23В 1/00, 1986.
Фиг. 2
Фиг. 3
5
BY 11418 C1 2008.12.30
Фиг. 4
Фиг. 5
Фиг. 7
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
6
Фиг. 6
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
643 Кб
Теги
by11418, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа