close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY16296

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2012.08.30
(12)
(51) МПК
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
BY (11) 16296
(13) C1
(19)
B 23B 27/12 (2006.01)
B 23B 1/00 (2006.01)
СПОСОБ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВКИ ЧАШЕЧНЫМ РЕЗЦОМ
(21) Номер заявки: a 20101156
(22) 2010.07.29
(43) 2012.04.30
(71) Заявитель: Государственное учреждение высшего профессионального
образования
"БелорусскоРоссийский Университет" (BY)
(72) Авторы: Шатуров Денис Геннадьевич; Жолобов Александр Алексеевич (BY)
(73) Патентообладатель: Государственное
учреждение высшего профессионального образования "Белорусско-Российский Университет" (BY)
(56) SU 1710190 A1, 1992.
SU 60844, 1942.
SU 1303264 A1, 1987.
RU 2337793 C2, 2008.
US 4456407 A, 1984.
FR 2531647 A1, 1984.
(57)
Способ обработки заготовки чашечным резцом, включающий вращение заготовки и
подачу резца с его принудительным непрерывным вращением вокруг своей геометрической оси с изменением скорости вращения, отличающийся тем, что скорость вращения
резца для каждого оборота VPN соответствует выражению
VPN = VP1 N i ,
где Ni - текущий оборот резца;
VP1 - скорость вращения резца при первом обороте, минимальное значение которой
VPmin
1 соответствует соотношению
BY 16296 C1 2012.08.30
VPmin
1 ≥
rψ k
,
T0
где r - радиус режущей кромки резца;
T0 - период стойкости резца в остановленном состоянии;
ψk - угол контакта режущей кромки резца и заготовки.
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к металлообработке
заготовок на металлорежущих станках.
Известен способ обработки резанием чашечным резцом [1], при котором осуществляют принудительное вращение чашечного резца вокруг своей геометрической оси с периодической остановкой во время резания, что увеличивает стойкость резца.
Однако известный способ не позволяет стабилизировать составляющие силы резания
на одном уровне. При вращении и остановке меняется не только величина сил, но и
направление их действия относительно обрабатываемой заготовки, что вызывает возникновение вибраций с ухудшением качества обрабатываемой поверхности.
Известен способ обработки чашечным резцом [2] с движением подачи и с принудительным вращением вокруг своей геометрической оси с изменением направления враще-
BY 16296 C1 2012.08.30
ния на противоположное, устанавливая время обработки и углы поворота резца в направлении каждого вращения равным друг другу. Это повышает качество обрабатываемой поверхности.
Однако при изменении вращения изменяются не только величина силы резания, но и
вектор ее направления относительно обрабатываемого вала. Нестабильность разнонаправленность величины силы резания приводит к изменению упругих деформаций элементов
технологической системы, что ухудшает точность обработки. Смена направления вращения резца приводит к изменению шероховатости обрабатываемой поверхности вследствие
ее формирования лезвием, имеющем разный радиус округления режущей кромки и разную упругую деформацию обрабатываемого материала, увеличивающую величину шероховатости обрабатываемой поверхности.
Задачей настоящего изобретения является стабилизация силы резания, характерной
для первого оборота резца.
Указанная задача достигается тем, что в способе обработки заготовки чашечным резцом, включающим вращение заготовки и подачу резца с его принудительным непрерывным вращением вокруг своей геометрической оси с изменением скорости вращения,
согласно изобретению, скорость вращения резца для каждого оборота VPN соответствует
выражению
VPN = VP1 N i ,
где Ni - текущий оборот резца;
VP1 - скорость вращения резца при первом обороте минимальное значение которой
min
VP1 соответствует соотношению
rψ k
VPmin
,
1 ≥
T0
где r - радиус режущей кромки резца;
T0 - период стойкости резца в остановленном состоянии;
ψ k - угол контакта режущей кромки с заготовкой.
Составляющие силы резания увеличиваются с увеличением износа задней поверхности резца, который зависит от времени нахождения каждой точки режущей кромки в зоне
резания и может быть определен из зависимости
δ
h з1 = n00 τ n0 ,
T0
где hз1 - величина износа задней поверхности резца при первом обороте;
δ0 - оптимальная величина износа задней поверхности резца;
T0 - период стойкости резца в остановленном состоянии;
τ - время прохождения точки режущей кромки зоны резания;
n0 - показатель степени.
rψ
τ= k,
VP1
где ψ k - угол контакта режущей кромки с заготовкой;
r - радиус режущей кромки резца;
VPl - скорость вращения резца при первом обороте.
Таким образом, величина износа лезвия резца уменьшается с уменьшением времени
нахождения точки режущей кромки в зоне резания, т.е. с увеличением скорости ее перемещения, и увеличивается с увеличением времени нахождения точки режущей кромки в
зоне резания, т.е. с увеличением числа ее проходов (оборотов) зоны резания.
Для сохранения величин составляющих силы резания при Ni-ом обороте резца, равными составляющим силы резания первого оборота необходимо соблюдать соотношение
2
BY 16296 C1 2012.08.30
VPN = VP1 N i .
На Фиг. 1 представлена схема обработки по предлагаемому способу.
Способ обработки резанием чашечным резцом осуществляется следующим образом.
В процессе обработки резанием чашечным резцом 1, включающим перемещение резца
относительно обрабатываемой заготовки 2 с величиной подачи S за один ее оборот, и его
принудительное вращение вокруг собственной геометрической оси в направлении, совпадающем в зоне резания с направлением подачи, скорость вращения резца после каждого
оборота увеличивают исходя из соотношения
VPN = VP1 N i
где VPN - скорость вращения резца при Ni-ом обороте;
VP1 - скорость вращения резца при первом обороте;
Ni - текущий оборот резца.
При этом первая (минимальная) скорость вращения резца ограничена временем прохождения точки режущей кромки зоны резания, равным периоду стойкости резца в остановленном состоянии, и определена из соотношения
rψ
VPmin ≥ k ,
T0
где VPmin - минимальная скорость вращения резца;
r - радиус режущей кромки резца;
T0 - период стойкости резца в остановленном состоянии;
ψ k - угол контакта режущей кромки с заготовкой.
T0 - стойкость резца в остановленном состоянии - определяют из математического выражения [3]:
1
C ⋅K m
T0 =  Vx V yVV  ,
 Vt S 
где Т0 - стойкость резца в остановленном состоянии;
V - скорость обработки, м/мин;
t - глубина резания, мм;
S - подача, мм/об;
m - показатель относительной стойкости инструмента;
x, y - показатели степеней в формуле стойкости инструмента (таблица);
KV - поправочный коэффициент [3].
При этом значение ψk определяется из соотношений:
ψk = ψ + ψ1;
 t
ψ = arccos1 −  ;
 r
S
ψ1 = arcsin⋅   ,
 2r 
где ψ - основной угол контакта режущей кромки с заготовкой;
ψ1 - вспомогательный угол контакта режущей кромки с заготовкой.
Пример
Производится обработка вала (сталь 45) диаметром 100 мм длиной ℓ = 1000 мм резцом
Т15К6 с диаметром режущей кромки 2r = 46 мм. Режимы обработки: V = 250 м/мин; глубина резания t = 0,5 мм; подача S = 0,5 мм/об; xv = 0,15; yv = 0,35; Kv = 1,016; m = 0,2 (данные приводятся в таблице "Значения постоянных и показателей в уравнении стойкости
резца при точении" [3]).
3
BY 16296 C1 2012.08.30
Значения постоянных и показателей в уравнении стойкости резца при точении
Коэффициент и показатели
Материал
степени
Материал заготовки
Подача S, мм/об
инструмента
Cv
xv
yv
m
Конструкционная угS до 0,3
420
0,2
леродистая сталь,
Т15К6
S св. 0,3 до 0,7
350
0,15
0,35
0,2
τв = 750 МПа
S>0,7
340
0,45
Серый чугун,
S≤0,4
292
0,15
0,2
0,2
ВК6
НВ = 190
S>0,4
243
0,15
0,4
0,2
Определяем угол контакта резца ψk.
S
 0,5 
o
ψ1 = arcsin   = arcsin 
 = 0,62 ,
 2r 
 46 
 t
 0,5 
o
ψ = arccos1 −  = arccos1 −
 = 11,97 ,
23 
 r

ψk = ψ + ψ1 =12,59° = 0,2196 рад.
Определяем стойкость остановленного резца
1
1
350 ⋅ 1,016
 0, 2
 C ⋅K m 
= 33 ìèí .
T0 =  Vx V yVV  = 
0 ,15
0 , 35 
 Vt S 
 250 ⋅ 0,5 ⋅ 0,5 
Определяем минимальную скорость вращения резца
rψ k 23 ⋅ 0,2196
мм
10 −5 м
min
VP ≥
=
= 0,153
= 0,255 ⋅
.
T0
33
мин
с
Назначаем для надежности VP1 = 0,5·10-5м/с.
Далее определяем скорость вращения резца при каждом его обороте.
N = 1; VP1 = 0,5·10-5м/с = 5 мкм/с - первый оборот.
N = 2; VP 2 = VP1 2 = 0,5 ⋅10 −5 2 = 0,71 ⋅10 −5 м / с = 7,1 мкм / с - второй оборот.
N = 3; VP 3 = VP1 3 = 0,5 ⋅10 −5 3 = 0,866 ⋅10 −5 м / с = 8,66 мкм/с - третий оборот и т.д.
Определяем, например, составляющую Pz силы резания при каждом обороте.
N 0,34
1 ⋅ (105 )0, 68
= 4024C Z .
N = 1; PZ = C Z 0i , 68 = C Z
VP1
0,50, 68
N = 2; PZ = C Z
20,34 ⋅ (105 ) 0,68
= 4024C Z .
0,710, 68
30,34 ⋅ (105 ) 0, 68
= 4024C Z .
0,8660, 68
Таким образом имеем одинаковую составляющую Pz силы резания.
Этим обеспечиваются постоянные упругие деформации элементов технологической
системы и обрабатываемого металла, что гарантирует неизменную точность обработки и
неизменное качество обрабатываемой поверхности.
N = 3; PZ = C Z
Источники информации:
1. Способ обработки резанием / Г.Ф.Шатуров: Авт. свид. СССР 1303263. Заявка
2938465/25 - 08 от 10.06.80 // Бюл. № 14. - 15.04.87.
4
BY 16296 C1 2012.08.30
2. Способ обработки чашечным резцом / Г.Ф.Шатуров, В.А.Логвин, А.С.Бухтилов:
Авт. свид. СССР 1710190. Заявка 4602469/08 от 10.10.88 // Бюл. № 5. - 7.02.92 (прототип).
3. Справочник технолога машиностроителя / Под ред. А.Г.Косиловой,
Р.К.Мещерякова. - М.: Машиностроение, Т2, 1986. - 485 с., С. 269.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
5
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
98 Кб
Теги
by16296, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа