RU2014167C1

RU2014167C1 - Method for determining cutting stability

Info

Publication number: RU2014167C1
Authority: RU
Inventors: С.В. Васильев
Original assignee: Экспериментальный научно-исследовательский институт металлорежущих станков
Priority date: 1990-03-20
Filing date: 1990-03-20
Publication date: 1994-06-15

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: part is cut by a tool when the processing parameters are varied. Physical parameter characterizing the cutting process, for example, cutting emf, is measured. The upper boundary of the zone of the stagnated layer growth in the tool-part contact is determined using this physical parameter. The cutting temperature, an acoustic signal, the value of an electromagnetic radiation from the cutting zone may be also used as the physical parameter. Variation of the processing parameters is provided by increase of cutting section, feeding of additional power to the cutting zone and by subjecting the tool to high-frequency oscillations. EFFECT: improved accuracy. 9 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к металлорежущим станкам. The invention relates to metal cutting machines.

Известен способ определения устойчивости резания, заключающийся в том, что осуществляют резание инструментом детали при изменении технологических параметров и определяют верхнюю границу диапазона технологических параметров устойчивого резания по верхней границе зоны возникновения внутреннего трения пары инструмент-деталь [1]. При этом изменяют ширину среза. A known method for determining the stability of cutting, which consists in cutting the tool with a change in technological parameters and determine the upper limit of the range of technological parameters of stable cutting at the upper boundary of the zone of occurrence of internal friction of the pair of tool-part [1]. At the same time, the width of the cut is changed.

Однако значительное изменение ширины среза не всегда возможно, в частности, на нежестких деталях, а сам известный способ трудно автоматизировать, что снижает его технологические возможности. However, a significant change in the width of the cut is not always possible, in particular, on non-rigid parts, and the known method itself is difficult to automate, which reduces its technological capabilities.

Целью изобретения является устранение отмеченного недостатка, т.е. расширение технологических возможностей. The aim of the invention is to eliminate the noted drawback, i.e. expansion of technological capabilities.

Способ основан на том, что образование заторможенного слоя отображается на скоростных зависимостях физических параметров в виде характерного прогиба, а изменение условия резания однозначно влияет на скоростные границы возникновения этого прогиба [2]. The method is based on the fact that the formation of a retarded layer is displayed on the velocity dependences of physical parameters in the form of a characteristic deflection, and a change in the cutting condition unambiguously affects the speed limits of the occurrence of this deflection [2].

С другой стороны, чем больше скорость резания, до которой на инструменте сохраняется заторможенный слой, тем (при прочих равных условиях) устойчивей процесс резания и система СПИД. On the other hand, the higher the cutting speed, to which the brake layer is stored on the tool, the (with other things being equal) the cutting process and the AIDS system are more stable.

На фиг. 1 представлены скоростные зависимости ЭДС резания; на фиг. 2 - схема устройства для осуществления предлагаемого способа. In FIG. 1 shows the speed dependences of EMF cutting; in FIG. 2 is a diagram of a device for implementing the proposed method.

На фиг. 1 показаны две скоростные зависимости ЭДС резания E от скорости резания для пары сталь 18ХГТ-Т15К6, полученные на двух станках: 1 - на мод. Д20 фирмы Oerlikon (Швейцария) при большей жесткости системы СПИД и 2 - на мод. 1К62 при меньшей жесткости. Приняв за эталонные условия, соответствующие кривой 1, можно определить верхнюю границу зоны образования заторможенного слоя (V_э = 72 м/мин), в то время как для исследуемого станка (условий резания) эта величина V_х составит только 50 м/мин. Следовательно, во-первых, используемый станок обеспечивает меньшую устойчивость резания в сравнении с эталонным, а во-вторых, эти различия существенны, например, при V = =60 м/мин (см. фиг. 1) и нивелируется при V = 90 м/мин.In FIG. Figure 1 shows two velocity dependences of cutting EMF E on cutting speed for a pair of 18KhGT-T15K6 steel, obtained on two machines: 1 - on the mod. D20 company Oerlikon (Switzerland) with greater rigidity of the AIDS system and 2 - on the mod. 1K62 with less rigidity. Taking the reference conditions corresponding to curve 1, we can determine the upper boundary of the zone of formation of the inhibited layer (V _e = 72 m / min), while for the machine under study (cutting conditions) this value V _x will be only 50 m / min. Therefore, firstly, the machine used provides less cutting stability compared to the reference, and secondly, these differences are significant, for example, at V = 60 m / min (see Fig. 1) and leveled at V = 90 m / min

Из-за подобия кривых ЭДС, температуры резания (электромагнитной эмиссии) и акустической эмиссии из зоны резания от скорости резания [3] вместо ЭДС может быть использован любой из названных параметров. Due to the similarity of the EMF curves, cutting temperature (electromagnetic emission) and acoustic emission from the cutting zone from the cutting speed [3], any of the mentioned parameters can be used instead of the EMF.

Устройство для определения устойчивости (см. фиг. 2) содержит измерительный прибор 3, соединенный одной клеммой с инструментом (неподвижным 4 - слева или вращающимся 5 - справа), а другой клеммой - последовательно через регулируемый фильтр 6 частоты, управляемый вход которого соединен с задатчиком 7 частоты вращения шпинделя станка, и токосъемник 8 с обрабатываемой деталью 9(10). Прибор 3 снабжен поднастраиваемой шкалой 11 относительных значений устойчивости с фиксатором 12. Задатчик 7 частоты жестко связан со шпинделем станка. Выключатель В показан на фиг. 2 условно с целью совмещения вариантов устройства для неподвижного инструмента 4 и вращающегося инструмента 5. The device for determining stability (see Fig. 2) contains a measuring device 3 connected by one terminal to the instrument (fixed 4 on the left or rotating 5 on the right), and the other terminal in series through an adjustable frequency filter 6, the controlled input of which is connected to the setter 7 of the spindle speed of the machine, and the current collector 8 with the workpiece 9 (10). The device 3 is equipped with a adjustable scale 11 relative values of stability with a latch 12. The frequency adjuster 7 is rigidly connected to the machine spindle. Switch B is shown in FIG. 2 conditionally with the aim of combining device options for a stationary tool 4 and a rotating tool 5.

Рассмотрим работу устройства на примере токарной обработки. При включении вращения детали 9 резец 4 образует пару, при контактном взаимодействии которой возникает ЭДС резания E. Изменяя частоту вращения детали в условиях резания и системе СПИД, принятых за эталонные, получают скоростную зависимость E(V), показанную на фиг. 1 (кривая 1). Возникающую ЭДС регистрируют посредством прибора 3. При достижении характерной для прогиба кривой E(V) скорости V_э (в данном случае V_э = 72 м/мин) подстраиваемую шкалу 11 прибора 3, ослабив фиксатор 8, передвигают так, чтобы стрелка прибора совместилась с делением "1" (100%) шкалы.Consider the operation of the device on the example of turning. When the rotation of the part 9 is turned on, the cutter 4 forms a pair, during the contact interaction of which the EMF of cutting E occurs. By changing the frequency of rotation of the part under the cutting conditions and the AIDS system adopted as the reference, the speed dependence E (V) shown in FIG. 1 (curve 1). The emerging EMF is recorded by means of the device 3. When the characteristic curve E (V) is reached for the velocity V _e (in this case V _e = 72 m / min), the adjustable scale 11 of the device 3, loosening the lock 8, move so that the arrow of the device is aligned with dividing "1" (100%) of the scale.

При оценке устойчивости резания в дальнейшем положение шкалы фиксируют фиксатором 12. When assessing the stability of cutting in the future, the position of the scale is fixed by a latch 12.

При последующем резании в других условиях, на другом станке для той же пары резец 4 - деталь 9 и режиме получали другую кривую E(V) - 2 на фиг. 1. Subsequent cutting under other conditions, on a different machine for the same pair, cutter 4 - part 9 and mode received another curve E (V) - 2 in FIG. 1.

Как при первом, так и при последующих проходах в канал измерения ЭДС E попадает паразитный высокочастотный, зависящий от частоты вращения шпинделя станка, сигнал, который отфильтровывается регулируемым фильтром 6, управляемым в зависимости от частоты вращения задатчиком 7 частоты. Both during the first and subsequent passes, a parasitic high-frequency signal, depending on the speed of the machine spindle, gets into the EMF measurement channel E, which is filtered by an adjustable filter 6, which is controlled depending on the speed of the frequency setpoint 7.

Смещение характерного прогиба отражается на показаниях прибора в виде участка резкого увеличения показаний. Последующее значение, соответствующее скорости V_х на фиг. 1 (здесь 50 м/мин), будет меньше "1" (100%). В данном случае оно составляет

· 100 % ≈ 86,7 %♂ . Легко могут быть определены и соответствующие скорости, либо по показаниям задатчика 7 частоты с учетом диаметра обработки (фрезы 5), либо исходя из соотношения V_x≈ V

, где E_x и E_э - соответствующие значения ЭДС. То есть оценить устойчивость в ценном для технолога "скоростном" выражении.The offset of the characteristic deflection is reflected in the readings in the form of a section of a sharp increase in readings. The subsequent value corresponding to the speed V _x in FIG. 1 (here 50 m / min), there will be less than "1" (100%). In this case, it is

100% ≈ 86.7% ♂. Corresponding speeds can be easily determined either according to the indications of the frequency setter 7 taking into account the processing diameter (milling cutter 5), or based on the relation V _x ≈ V

where E _x and E _e - the corresponding values of the EMF. That is, to evaluate the stability in valuable to the technologist "speed" expression.

Таким образом, при кратковременных испытаниях, т.е. оперативно, непосредственно при резании, следовательно, с максимальной достоверностью, и практически при любых условиях можно определить и количественно оценить устойчивость резания. Thus, in short-term tests, i.e. quickly, directly during cutting, therefore, with maximum reliability, and under almost any conditions, it is possible to determine and quantify the stability of cutting.

Claims

1. METHOD FOR DETERMINING CUTTING STABILITY, which consists in cutting a part with an instrument when changing technological parameters and determining the upper boundary of the range of technological parameters of stable cutting along the upper boundary of the zone of occurrence of internal friction of a pair of tool - part, characterized in that, in order to expand technological possibilities, measure the physical parameter characterizing the cutting process, and the upper limit of the range is determined for the zone of occurrence of the inhibited layer the measured physical parameter.

2. The method according to claim 1, characterized in that when determining the physical parameter, the EMF of the cutting is measured.

3. The method according to claim 1, characterized in that when determining the physical parameter, the cutting temperature is measured.

4. The method according to claim 1, characterized in that when determining the physical parameter, an acoustic signal is measured in the cutting zone.

5. The method according to claim 1, characterized in that when determining the physical parameter, measure the amount of electromagnetic radiation from the cutting zone.

6. The method according to claim 1, characterized in that the change in process parameters is carried out by stopping the flow of the technological environment.

7. The method according to claim 1, characterized in that the change in technological parameters is carried out by increasing the cross section of the cut.

8. The method according to claim 1, characterized in that the change in technological parameters is carried out by supplying additional energy to the cutting zone.

9. The method according to claim 1, characterized in that the change in technological parameters is carried out by applying high-frequency oscillations to the instrument.