SU975221A1 - Способ определени оптимальной геометрии передней поверхности режущего инструмента - Google Patents

Description

(54) СПОСОБ .ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИМАЛЬНОЙ ГЕОМЕТРИИ ПЕРЕДНЕЙ ПОВЕРХНОСТИ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА

1

Изобретение относитс  к обработке металлов резанием и может быть использовано в различных отрасл х Народного хоз йства при обработке деталей из металлов,преимущественно м гких трудйообрабатываеемых сплавов, упрочн емых при деформации (нержавеющих, жаропрочных, титановых и других сплавов).

Известен способ определени  оптимальной геометрии передней поверхности режущего инструмента, при котором соверщают пробные проходы и контролируют переднюю поверхность 1.

Недостатком известного способа  вл етс  то, что он не позвол ет получить форму передней поверхности режущего инструмента , адаптированную по механическим и теплофизическим свойствам обрабатываемого материала, поэтому резание м гких сталей и сплавов сопровождаетс  слишком больщим сопротивлением движению стружки по передней поверхности. Пластическа  деформаци , распростран юща с  за поверхность резани  и опережающа  зону резани , называетс  опережэощей деформацией. Существование оперех ающей пластической деформации подтверждаетс  изменением формы обрабатываемой поверхности, котора  под действием пластического течени  мета.пла вдол-ь главной режущей кромки образует волну остаточной деформации. Опережающа  деформаци  оказывает вли ние на величину шероховатости обработанной поверхности . Объем металла, наход щийс    поверхностью резани , неоднократно нак, пываетс  и после этого происходит дефо) 10 мирование металла в зоне образовани  стружки, а затем его срезание.

Такие услови  резани  привод т к тому, что жаропрочные деформируемые сплавы в насто щее врем  имеют обрабатываемость в раз ниже стали 45, а скорость резани  титановых сплавов в 2-6 раз ниже, чем той же стали 45.

Цель изобрете;ни  - улучшение геометрических параметров передней поверхности режущего инструмента дл  обработки труд20 необрабатываемых сплавов, упрочн емых при деформации.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу определени  оптимальной геометрии передней поверхности режущего

инструмента, при котором совершают пробные проходы и контролируют переднюю поверхность , после пробного прохода вы вл ют и удал ют следы стружки йа передней поверхности и замер ют величину остаточной деформации на обрабатываемой поверхности , после чего указанные операции повтор ют до устранени  остаточной деформации.

Дл  осуществлени  способа может быть использована в качестве исходной люба  передн   поверхность режущего инструмента.

Сущность способа заключаетс  в адаптации передней поверхности режущего инструмента по свойствам обрабатываемого материала, дл  чего инструмент подвергают кратковременному испытанию при резании в услови х, приближенных к тем, в которых он будет работать, например инструмент устанавливают в резцедержателе токарного станка, в патроне которого закреплена цилиндрическа  заготовка, по материалу которой должна быть адаптирована передн   поверхность инструмента: Длину прохода выбирают не более 10 мм. Производ т операцию точени , определ ют высоту волны остаточной деформации на обрабатываемой поверхности, вы вл ют и удал ют следы стружки и повтор ют указанные операции до полного устранени  остаточной деформации . Причем исходную трехмерную форму передней поверхности выполн ют щлифовальным кругом, закрепленным по шаблону.

Операцию точени  провод т при глубине резани  1,5-2,0 мм, подаче 0,1 -0,3 мм/об и скорости резани , превышающей в 1,5- 2 раза прин тую дл  данного сплава.

При этом после каждой операции точени  следы стружки на передней поверхности удал ют шлифовальным кругом до равномерного расположени  следа по всей длине режущей кромки инструмента и измер ют высоту волны остаточной деформации, характеризующую сопротивление трехмерной поверхности движению стружки.

Создание обтекаемой формы передней поверхности режущего инструмента обеспечивает минимальное сопротивление движению сход щей стружки. Деформаци  при этом не распростран етс  за поверхность резани , в зону образовани  стружки поступает ненаклепанный металл. Степень обтекани  твердого тела твердым телом вы вл етс  высотой волны остаточной деформации, котора  находитс  в плоско-напр женном состо нии под действием деформации, распростран ющейс  из зоны образовани  стружки. Комплексное изготовление обтекаемой поверхности при активном контроле качества обтекани  позвол ет установить оптимальные услови  в зоне резани  и На контактных поверхност х инструмента и регистрировать их рабочими параметрами передней поверхности . Установление рабочих параметров передней поверхности и получение их семейства в зависимости от свойств обрабатываемых

сплавов возможно благодар  использованию остаточной деформации при оценке процесса обтекани . В активный контроль качества обтекани  вход т высота волны остаточной деформации, следы стружки на контактных поверхност х, вид стружки, форма поперечного ее излома и микроструктура продольного сечени  стружки.

Использу  возможность адаптации передней поверхности по механическим и теплофизическим свойствам обрабатываемого сплава при контроле сопротивлени , которое встречает металл, двига сь по передней поверхности режущего клина, создана исходна  трехмерна  поверхность, котора   вл етс  обтекаемой дл  данного обрабатываемого сплава. Трехмерна  передн   поверхность имеет профилированную канавку, отделенную от главной и вспомогательной режущих кромок и вершины ленточкой равной ширине, превышение которой над дном канавки увеличиваетс  с удалением от вершины резца. В результате передний угол у измен етс , переход  от нулевого значени  при наибольшем теплопоглощении к положительному значению.

Трехмерна  передн   поверхность резца, предназначенного дл  получистового и чистового точени  ее, мен ет свои геометрические размеры в зависимости от свойств другого обрабатываемого сплава.

Адаптацию исходной трехмерной поверхности дл  каждой повой марки сплава или их групп провод т следующим образом.

Определ ют высоту волны остаточной деформации дл  каждого сплава при точении подрезным резцом (Т15К6 и др.), имеющим величины углов после доводки у 0°; А 0°; 4- 90°; ср 10°; С

1 -10° и г 0,5 мм.

Режим резани  V 60 м/мин; S 0,15 мм/об; t 2 мм. Длина прохода - 10 мм. Замер ют высоту остаточной деформации . Обточенный образец длиной 25- 30 мм отрезают дл  изготовлени  микрошлифа с остаточной деформацией и замера микротвердости .

Производ т предварительную заточку двухмерной поверхности подрезного резца с длиной режущей кромки не более 5-6 мм, оснащенного твердым сплавом, с углами у 0°, А +5° и ср 90°, которую выполн ют при обычном режиме шлифовани  на универсальНо-заточйом станке. Радиус при вершине должен быть выполнен без резких переходов по чертежу обрабатываемой детали. Доводку контактных поверхностей производ т до Ra 0,80-0,63 мкм.

Выполнение трехмерной формы передней поверхности (канавки) производ т на том же оборудовании. Заточенный резец закрепл ют в тиски, которые устанавливают над осью разворота стола, и устанавливают передний угол у 0°, угол наклона дна канавки Л, 0°, при этом разность угла Наклона дна канавки и главной режущей кромки равна 5°. Изменение разности углов позвол ет при всех посто нных параметрах заточки мен ть интенсивность изменени  величин передних углов в канавке. Шлифовальный круг заправл ют по шаблону со следующими размерами R 1,16 мм (с координатами X 1,2 мм и Y 0,06 мм) и R2 2,54 мм (с координатами X 1,1 мм и Y 1,44 мм). Угол разворота колонки 8° против часовой стрелки, а стол поворачивают на то же угол в противоположную сторону. В результате этих разворотов главна  режуща  кромка должна быть расположена почти параллельно продольному движению левой части профил  круга. Шлифование канавки начинают с противоположной стороны от вершины рез ца и на рассто нии 2-3 мм от главной режущей кромки. Режим, шлифовани  обычный . Корректировку положени  круга относительно продольного движени  стола и резца производ т неоднократно, пока не получат ленточку одинаковой щириНы на длине в 3-4 мм. Ширину ленточки выполн ют меньше прин той подачи при точении. Дальнейшую шлифовку производ т без увеличени  глубины резани  до тех пор, пока не будет получена заданна  щирина ленточки, а дно канавки должно находитьс  от верщины рез ца приблизительно на рассто нии, равном ширине ленточки. Глубина канавки на рассто нии примерно в 4 мм от верщины достигает пор дка 0,3 мм, а врем  ее изготовлени  лежит в пределах 2-3 мин. Операцию активного контрол  качества обтекани  только что заточенного резца с трехмерной передней поверхностью производ т точением обрабатываемого сплава, когда фиксируют процесс обтекани , внедренного в металл резца глубиной распространени  опережающей деформации за поверхность резани , т. е. высотой остаточной деформации на обрабатываемой поверхности. Режим точени  устанавливают оптимальным Глубина резани  должна быть не менее 1,5 2 мм, скорость резани  до 100-120 м/мин, а поДача 0,1-0,3 мм/об. Резцы следует оснащать твердым сплавом (Т15К6, Т15К6Т, Т17К12 и ТЗОК4). В процессе резани  след т за направлением схода стружки, радиусом закрутки, амплитудой ее колебани  и частотой звуковых колебаний. Все эти параметры не должны отклон тьс  от нормы. При нарушении одного из параметров мен ют профиль заправки круга, угол наклона дна канавки, который может быть положительным и отрицательным . При увеличении этого угла мен етс  интенсивность изменени  передних углов. При увеличении угла наклона 1лавной режущей кромки увеличиьаегс  амплитуда колебаний стружки. Операцию статического Koutpo.in качества обтекани  провод т по следу, or-iJin.K-Hnoму стружкой, высоте остаточной деформации , поперечному излому стружки и микроструктуре металла продольного ее сечени . В поперечном сечении излом стружки должен иметь форму параллелограмма. Микроструктура продольного сечени  не должна иметь обычных следов локальной деформации и значительного сло  текстуры в надрезцоЕюм слое. При адаптировании передней трехмерной поверхности режущего клина необходимо проводить контроль состо ни  контактных поверхностей клина при воздействии на них стружки и остаточной деформации . На передней поверхности режущего клина стружка оставл ет участки отсутстви  касани  или участки, тормоз щие ее движение, где могут по вл тьс  цвета побежалости. Их ликвидируют соответствующей правкой профил  круга, намеча  места их зеркального отражени . След, оставленный стружкой , должен быть равномерным по длине режущей кромки, начинатьс  сразу за ленточкой , т. е. деформаци  стружки должна происходить на наклонной поверхности и заканчиватьс  несколько выше самых нижних точек канавки. Повтор ть эти операции следует д.о полного устранени  остаточной деформации, котора  может быть такой незначительной, что-за ее по влением приходитс  следить по пыльце, оседающей на бумаге, которую кладут на станину токарного станка. Профиль шлифовального круга, с помощью которого получена обтекаема  поверхность, надо зафиксировать дважды на пластмассовой плас тинке (гетинакс, органическое стекло), зажатой в тиски: первый раз в рабочем состо нии , а второй - когда колонку, стол и тиски устанавливают в исходное нулевое положение . Остаточна  опережающа  деформаци  отсутствует, геометрические размеры трех мерной обтекаемой поверхности зафиксировали динамику оптимального процесса резани  данного обрабатываемого сплава, на чем и заканчиваетс  последний этап адаптации дл  данного обрабатываемого сплава. Устранив остаточную деформацию, получают обтекаемую поверхность и срезаемый слой движетс  по ней с предельно низким внешним и внутренним трени ми, в результате чего снижаютс  температура и усилие резани , возрастает стойкость и снижаетс  шероховатость обработанной поверхности, т. е. улучшаютс  все параметры обрабатываемости . После установлени  оптимальных условий процесса в зоне резани  и на контактных поверхност х инструмента дл  данного обрабатываемого сплава проведение долговременных испытаний на стойкость необ заСнижа  величину деформации при сн тии тружки, можно повысить размерную

( 1КП ь инс1 /мента до 10 раз без принени  охла лющей жидкости, повысить скорость резани  почти в 2 раза, на рабочей скорости резани  снизить температуру резани  на 80-100°С, повысить точность измерени  при сокращ1енном времени остывани  детали, снизить глубину наклепа и шероховатость обработанной поверхности на один класс и более, предельно снизить вибрации, обезопасить работу со стружкой, снизить расход электроэнергии на Наклеп и срезание наклепанного металла, повысить культуру производства , снизить износ оборудовани , снизить расход твердосплавных пластин, уменьшить врем  на переточку резцов, повысить производительность за счет увеличени  глубины резани  при чистовом проходе до 1,5- 2,0 мм и повысить эффективность работы токарно-винторезНых станков, автоматических линий и станков с числовым программным управлением (ЧПУ).

Предлагаемый способ позвол ет фиксировать рабочие геометрические размеры передней поверхности в процессе резани  обрабатываемого металла, получать максимально допустимое соответствие геометрических размеров передней поверхности механическим и теплофизичёским свойствам обрабатываемого металла при оптимальном режиме резани , проводить обработку оптимальных геометрических размеров трехмерной передней поверхности без специальной аппаратуры в цеховых услови х, проводить отработку рабочих геометрических размеров передней поверхности режущего клина по меха ническим и теплофизичёским свойствам обрабатываемого металла при минимальном расходе средств и времени и установить функциональную зависимость рабочих геометрических размеров передней поверхности

режущего клина от механических и теплофизических свойств различных труднообрабатываемых сплавов дл  расчета рабочих параметров трехмерной поверхности по свой ствам обрабатываемого сплава.

После получени  оптимальных размеров трехмерной обтекаемой передней поверхности инструмент обеспечивает максимально благопри тные услови  резани , при этом предельно улучшаютс  все параметры обрабатываемости , поэтому необ зательно проводить стойкостные, силовые и другие испытани  инструмента.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ определени  оптимальной геометрии передней поверхности режущего инструмента , при котором совершают пробные проходы и контролируют переднюю поверхность , отличающийс  тем, что, с целью улучшени  геометрических параметров передней поверхности режущего инструмента дл  обработки труднообрабатываемых сплавов, упрочн емых при деформации, после пробного прохода вы вл ют и удал ют следы стружки на передней поверхности и замер ют величину остаточной деформации на обрабатываемой поверхности, после чего указанные операции повтор ют до устранени  остаточной деформации.

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Исследование и разработка конструкций инструмента с механическим креплением многогранных пластинок. Отчет ВНИИ тема 17-73/1. М., 1975, с. 33-60 (прототип ).