способ оценки обрабатываемости

Формула изобретения

Способ оценки обрабатываемости, заключающийся в том, что осуществляют резание при различных значениях скорости резания и подачи, одновременно измеряя силу резания и температуру, и по соотношению этих параметров судят об обрабатываемости, отличающийся тем, что путем построения температурных и силовых зависимостей определяют коэффициенты влияния скорости резания и подачи на температуру (х, y) и силу (y_р, z_p) резания, а в качестве критерия выбирают величину q, характеризующую долю внутренней энергии, расходуемую на износ инструмента, величину q определяют при помощи зависимости q=(x-y)+(y _p-z_p), где х - коэффициент, учитывающий степень влияния скорости резания на температуру; y - коэффициент, учитывающий степень влияния подачи на температуру; y_р - коэффициент, учитывающий степень влияния подачи на силу резания; z_p - коэффициент, учитывающий степень влияния скорости резания на силу резания.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области машиностроения и может быть применено при обработке металлов резанием.

Известен способ оценки обрабатываемости материала, заключающийся в том, что для оценки оптимального сочетания инструментального и обрабатываемого материалов осуществляют резание при заданных режимах, определяют объем срезаемого материала и работу резания, измеряют по крайней мере одну из составляющих сил резания в начале резания и после износа режущего инструмента, по соотношению этих данных судят об обрабатываемости материала (А.С. №1305575 А1, МКИ G 01 N 3/58, 1986).

Однако известный способ не позволяет получать точные результаты вследствие отсутствия учета влияния температурного фактора.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является способ оценки обрабатываемости материала, заключающийся в том, что для оценки оптимального сочетания инструментального и обрабатываемого материалов осуществляют резание при заданных режимах, измеряют силу резания при стружкообразовании, измеряют температуру резания, определяют мощность резания, по соотношению мощности и температуры судят о стойкости инструментального материала (A.C. №1385771 А1, МКИ G 01 N 3/58, 1986). В качестве критерия обрабатываемости принимают интенсивность износа инструмента.

Недостаток этого способа заключается в том, что он не позволяет получать достаточно точные результаты, так как не учитывает интенсивность влияния скорости V и подачи S на силовые и температурные зависимости.

Задача изобретения - повышение точности оценки обрабатываемости металлов резанием за счет учета влияния скорости резания и подачи на силовые и температурные зависимости.

Для этого предлагаемым способом осуществляют резание при различных значениях скорости резания и подачи, одновременно измеряя силу резания и температуру, путем построения температурных и силовых зависимостей определяют коэффициенты влияния скорости резания и подачи на температуру и силу резания, а в качестве критерия выбирают величину q, характеризующую долю внутренней энергии, расходуемую на износ инструмента. В работе проф. Силина А.С. "Метод подобия при резании металлов" показано, что термомеханические явления в области рациональных режимов резания описываются критериальным уравнением вида

где - критерий Пекле, характеризующий степень влияния скорости и толщины среза по сравнению с коэффициентом температуропроводимости обрабатываемого материала;

- энергетический критерий, характеризующий тепловую активность стружки по отношению ко всей выделяющейся в зоне резания теплоте;

с₁ - постоянная;

n - показатель степени.

В том случае, когда температура резания определяется выражением

а сила резания

то условие равенства механической и тепловой энергий при изменении скорости резания или толщины срезаемого слоя определяется из выражений

или

В том случае, когда часть затраченной (механической) энергии расходуется не только на тепловыделение, но и на образование потока частиц износа инструмента и накопление в локальных объемах поверхностных слоев материала пары трения внутренней энергии, левая часть выражения (5) становится тем меньше единицы, чем большая доля внутренней энергии расходуется на изнашивание инструмента, структурно-фазовые превращения, деформационное упрочнение и остаточные напряжения в обрабатываемом материале.

Анализ экспериментальных данных по аппроксимации влияния и S на температуру и силу резания в виде уравнений (2) и (3), приведенный в табл. 1, показывает, что выражение (5) более правильно представить в виде

где q - величина близкая, но не всегда равная единице. Это может быть связано с неполным учетом влияния и S на термомеханические явления процесса резания в результате их описания критериальным уравнением (1), а также совокупными погрешностями получения и обработки экспериментальных данных. Следует отметить, что при подобном анализе предполагается, что энергия формообразования инструментального материала - величина постоянная, а доля внутренней (накопленной) энергии в контактных слоях незначительна.

Пример конкретного выполнения.

Пусть необходимо определить материал, обладающий наилучшей (наихудшей) обрабатываемостью, из группы материалов ВТ1-1, ОТ4, ВТ14, ВТ3-1, при обработке их инструментальным материалом ВК8. Осуществляют резание при различных значениях скорости резания и подачи, одновременно измеряя силу резания и температуру, путем построения температурных и силовых зависимостей определяют коэффициенты влияния скорости резания и подачи на температуру (, y) и силу (у_p, z_p) резания. Получены следующие результаты:

для ВТ1-1

для ОТ4

для ВТ14

для ВТ3-1

Вычисляем величину q, характеризующую долю внутренней энергии, расходуемую на износ инструмента:

для ВТ1-1

для ОТ-4

для ВТ14

для ВТ3-1

Согласно сделанным ранее выводам меньшая степень обрабатываемости (т.е. при обработке данного материала наблюдается наибольший износ инструмента) наблюдается у материала, величина q которого имеет наименьшее значение - ВТЗ-1; наилучшей же обрабатываемостью в данной группе материалов при обработке инструментальным материалом ВК8 обладает ВТ1-1 (q=1,17). При этом подтверждается высказанное выше предположение о том, что чем меньше значение q, тем большая доля затраченной энергии потребляется инструментом в связи с его износом.

Аналогичным образом способ используется и при выборе инструментального материала для конкретного обрабатываемого по наибольшей стойкости (см. табл.1).

Для подтверждения полученных результатов в табл.1 приведены данные, полученные в результате проведения стойкостных экспериментов для тех же пар материалов. Сравнительная обрабатываемость здесь характеризуется коэффициентом К_т, выраженным соотношением периодов стойкости или интенсивности износа при обработке данного материала и одного из материалов группы, принятого условно за эталонный. Ранее известные данные хорошо согласуются с результатами, полученными предлагаемым способом.

Таблица 1 Показатели степеней для силовых и температурных зависимостей.
Обрабатыв. материал	Инстр. материал	Показатели степени				q	К т
		yp	zp	x	y
Зл Ср М 583-100	У12	0,62	-0,18	0,4	0,23	0,97
ВТ1-1	ВК8	0.78	-0,23	0,26	0,1	1,17	1,0
ОТ4		0,78	-0,22	0,26	0,13	1,13	0,9
ВТ14		0,80	-0,17	0,285	0,15	1,05	0,83
ВТ3-1		0,7	-0,12	0,3	0,18	0,94	0,75
Сп28	ВК6	0.7	-0.06	0.38	0.14	1.0	0.28
	BK6+T;N	0.72	-0.22	0.36	0.12	1.18	1.0
ЭИ435	ВК4	0,46	-0,15	0,57	0,08	1,1	1,0
ЭИ617		0,58	-0,31	0,2	0,06	1,03	0,53
ЭИ827		0,6	-0,19	0.15	0,1	0,81	0,08
ВТЗ-1		0,68	-0,16	0,33	0,09	0,96	0,24
ЭИ787ВД	ВК8	0,65	-0,15	0,58	0,35	1,03	0,03
ЭИ96Ш		0,75	-0,3	0,33	0,215	1,16	1,0
ВТЗ-1		0,7	-0,12	0,33	0,09	1,06	0,19
ЭИ698ВД		0,7	-0,23	0,225	0,15	1,01	0,01
ВТЗ-1	ВК8	0,7	-0,12	0,33	0,09	1,06	1,0
	ВК10OМ	0,67	-0,15	0,20	0,064	0,96	0,13
	ВК10ХОМ	0,67	-0,15	0,17	0,068	0,92	0,12
	Т15К6	0,72	-0,1	0,26	0,052	1,033	0,54

Ранее известные данные хорошо согласуются с результатами, полученными предлагаемым способом; например, при выборе инструментального материала для обработки сплава ВТЗ-1 наибольшей стойкостью обладает материал ВК8, для которого q имеет наибольшее значение.

Итак, предлагаемый способ оценки обрабатываемости материалов позволяет повысить точность оценки обрабатываемости металлов резанием за счет учета влияния скорости резания и подачи на силовые и температурные зависимости.