RU2036068C1 - Method of control of process of combined machining and surface plastic deformation - Google Patents

Method of control of process of combined machining and surface plastic deformation Download PDF

Info

Publication number
RU2036068C1
RU2036068C1 SU4874987A RU2036068C1 RU 2036068 C1 RU2036068 C1 RU 2036068C1 SU 4874987 A SU4874987 A SU 4874987A RU 2036068 C1 RU2036068 C1 RU 2036068C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
force
radial component
cutting
deformation
cutting force
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Геннадий Филиппович Шатуров
Original Assignee
Геннадий Филиппович Шатуров
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Геннадий Филиппович Шатуров filed Critical Геннадий Филиппович Шатуров
Priority to SU4874987 priority Critical patent/RU2036068C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2036068C1 publication Critical patent/RU2036068C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Milling Processes (AREA)

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: total frictional force of machine tool carriage, maximum and minimum values of cutting force radial component are preliminarily determined, and stabilization of unchuckings is accomplished by machining with maintaining of relation: [const≅ Py+Pdcosα≅ const+2F] and provision of the variation of cutting force radial component from Py min to (Py min-2F), where Py - cutting force radial component, N; Pd - strain force applied to deforming member, N; α - angle of setting of deforming member relative to cutting tool, deg; F - total frictional force of carriage, N; Py max and Py min - maximum and minimum values of cutting force radial component, respectively, N. EFFECT: facilitated procedure. 4 cl, 5 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано на предприятиях при точении, строгании, растачивании и фрезеровании заготовок из конструкционных и труднообрабатываемых материалов. The invention relates to mechanical engineering and can be used in enterprises when turning, planing, boring and milling workpieces from structural and difficult to process materials.

Известны способы управления процессом при совмещенной обработке резанием и поверхностно-пластическим деформированием [1]
Известен способ обработки наиболее близкий по технической сущности к изобретению [2] в котором стабилизирование отжатий осуществляют путем приложения к деформирующему элементу дополнительного усилия деформирования, равного изменению радиальной составляющей силы резания, при этом величину усилия деформирования принимают в диапазоне от 0,7 Ропт до 1,3 Ропт, где Ропт усилие деформирования.
Known methods of process control with combined processing by cutting and surface plastic deformation [1]
A known processing method closest in technical essence to the invention [2] in which the stabilization of the squeezes is carried out by applying to the deforming element an additional deformation force equal to the change in the radial component of the cutting force, wherein the value of the deformation force is taken in the range from 0.7 P opt to 1 , 3 P opt , where P opt is the deformation force.

Недостатком известного способа управления является то, что способ управления не учитывает силы трения в системе станка и не может быть осуществлен, когда изменения силы резания превосходят указанный выше диапазон изменения силы деформирования, что снижает точность обработки. Кроме того, увеличенный диапазон изменения силы деформирования от Рд1 до Рд2 предопределяет получение неоднородной по качеству обработанной поверхности, величина которой будет изменяться в широких пределах от Ra1до Rа2.A disadvantage of the known control method is that the control method does not take into account the friction forces in the machine system and cannot be implemented when changes in the cutting force exceed the above range of changes in the deformation force, which reduces the accuracy of the processing. In addition, the increased range of changes in the deformation force from R d1 to R d2 determines the obtaining of a treated surface that is heterogeneous in quality, the value of which will vary widely from R a1 to R a2 .

Целью изобретения является расширение технологических возможностей за счет повышения качества и точности обработки. The aim of the invention is the expansion of technological capabilities by improving the quality and accuracy of processing.

Это достигается тем, что предварительно определяют суммарную силу трения суппорта станка, наибольшую и наименьшую величины радиальной составляющей силы резания и характер изменения ее во времени при обработке резцом, а стабилизирование отжатий осуществляют путем ведения обработки с выдерживанием соотношения
const ≅ Py+Pдcosα ≅ const + 2 F, и обеспечения оптимального усилия деформирования в промежутке времени, соответствующие изменению радиальной составляющей силы резания от Руminдо Руmax 2F, где Ру радиальная составляющая силы резания, Н; Рд усилие деформирования, приложенное к деформирующему элементу Н; α угол установки деформирующего элемента относительно резца, град; F суммарная сила трения суппорта, Н; Руmax, Pymin соответственно наибольшее и наименьшее значения радиальной составляющей силы резания, Н.
This is achieved by preliminarily determining the total friction force of the machine support, the largest and smallest values of the radial component of the cutting force and the nature of its change over time when cutting, and stabilization of the depressions is carried out by maintaining the ratio
const ≅ P y + P d cosα ≅ const + 2 F, and ensuring optimal deformation forces in the time interval corresponding to a change in the radial component of the cutting force from P уmin to Р у max 2F, where Р у is the radial component of the cutting force, N; R d the deformation force applied to the deforming element H; α installation angle of the deforming element relative to the cutter, deg; F the total friction force of the caliper, N; Umax P, P ymin respectively the maximum and minimum values of the radial component of the cutting forces, N.

Кроме того, стабилизирование отжатий осуществляют путем приложения к деформирующему элементу дополнительного усилия деформирования, изменяя его значения в противофазе по отношению к изменению радиальной составляющей силы резания при сохранении неизменным угла α с выдерживанием соотношения Руmax Pymin ≥ Pдоп cos α≥ Pymax Pymin 2F, где Рдоп дополнительное усилие деформирования, прикладываемое к деформирующему элементу, Н.Moreover, stabilizing is performed expeller by applying additional deformation element deforming force, changing its value at the opposite phase with respect to a change in the radial component of the cutting force while maintaining the same angle α with maintaining ratio P umax P ymin ≥ P ext cos α≥ P ymax P ymin 2F, where F ext additional deformation force applied to the deforming member, N.

Кроме того, обработку ведут с обеспечением совпадения во времени действия оптимального усилия деформирования и радиальной составляющей силы резания равной
Рср

Figure 00000001
(Pymax + Pymin) F, где Рср. среднее значение радиальной составляющей силы резания, Н.In addition, the processing is carried out with the coincidence in time of the optimal deformation force and the radial component of the cutting force equal to
R cf
Figure 00000001
(P ymax + P ymin ) F, where P cf. the average value of the radial component of the cutting force, N.

Кроме того, обработку осуществляют с изменением угла α в противофазе по отношению к изменению радиальной составляющей силы резания и с выдерживанием соотношения Руmax Pymin ≥ Pопт (cos αmin-cosαmax) ≥ Pymax Pymin 2F, где Ропт оптимальное усилие деформирования, Н; αminmax наименьший и наибольший угол установки деформирующего элемента, град.In addition, processing is performed with the angle α in opposite phase with respect to a change in the radial component of the cutting force and maintaining ratio P umax P ymin ≥ P opt (cos α min -cosα max) ≥ P ymax P ymin 2F, where F opt optimal force deformation, N; α min , α max the smallest and largest installation angle of the deforming element, deg.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства для управления процессом по предлагаемому способу; на фиг. 2 то же, вид сбоку показывающий взаимное расположение резца и деформирующего элемента при обработке вала (α≅± 90о); на фиг. 3 графики изменения шероховатости поверхности в зависимости от величины проекции усилия деформирования на направление радиальной силы резания; на фиг. 4 график перемещений суппорта при его нагрузке и разгрузке радиальной силой; на фиг. 5 график изменения радиальной силы резания и усилия деформирования во времени.In FIG. 1 shows a schematic diagram of a device for controlling a process by the proposed method; in FIG. 2 the same, side view showing the relative position of the cutter and the deforming element during shaft processing (α≅ ± 90 о ); in FIG. 3 graphs of changes in surface roughness depending on the magnitude of the projection of the deformation force on the direction of the radial cutting force; in FIG. 4 graph of the movement of the caliper during its load and unloading by radial force; in FIG. 5 is a graph of changes in radial cutting force and strain force over time.

Способ управления процессом совмещенной обработки осуществляется следующим образом. The method of controlling the process of combined processing is as follows.

При обработке детали 1 резцом 2 вследствие колебания припуска, твердости обрабатываемого материала и т.д. сила резания изменяется. Предположим, что ее радиальная составляющая Ру, как наиболее влияющая на точность обработки, изменяется от Руmin до Руmax. Переменность во времени силы Ру определяет различные упругие отжатия корпуса 3 суппорта 4, как наиболее податливого узла системы станка, непосредственно связанного с получением детали определенной точности.When machining part 1 with cutter 2 due to fluctuation in stock, hardness of the processed material, etc. cutting force varies. Suppose that its radial component P y , as the most affecting the accuracy of processing, varies from P y min to P y max . The time variability of the force P y determines various elastic depressions of the body 3 of the caliper 4, as the most pliable node of the machine system, directly associated with obtaining parts of a certain accuracy.

В результате размер обрабатываемой поверхности детали будет колебаться, что снижает точность обработки. Кроме того, деформирующий элемент, например ролик 5, производящий обработку поверхностным пластическим деформированием (ППД) и расположенный после резца, будет иметь разный натяг относительно обрабатываемой поверхности, т.е. обработка будет происходить с разным усилием деформи- рования, что, учитывая гиперболический характер зависимости от усилия деформирования, приведет к разбросу ее величины. As a result, the size of the workpiece surface will fluctuate, which reduces the accuracy of processing. In addition, a deforming element, for example, a roller 5, processing surface plastic deformation (PPD) and located after the cutter will have a different interference with respect to the surface to be treated, i.e. processing will occur with different deformation forces, which, given the hyperbolic nature of the dependence on the deformation forces, will lead to a spread in its magnitude.

Вначале экспериментально или аналитически определяют наибольшую и наименьшую величины радиальной состав- ляющей силы резания и характер изменения ее во времени при обработке резцом и суммарную силу трения наиболее податливого узла системы станка суппорта, в котором крепятся инструменты. Для исключения или значительного уменьшения упругих колебаний суппорта вместе с резцом обработку ведут с выдерживанием соотношения
const ≅ Py + Pд cos α≅ const + 2F, (1)
Силы Ру и Рд равны:
Ру Рмин + Δ Рд (2) где Руmin наименьшее значение радиальной составляющей силы резания (постоянная часть силы Ру); Δ Ру переменная часть силы.
Initially, experimentally or analytically determine the largest and smallest values of the radial component of the cutting force and the nature of its change in time when cutting with the cutter and the total friction force of the most malleable unit of the support machine system in which the tools are mounted. To eliminate or significantly reduce the elastic vibrations of the caliper together with the cutter, the processing is carried out with the following ratio
const ≅ P y + P d cos α≅ const + 2F, (1)
The forces P y and P d equal:
P y P min + Δ P d (2) where P y min is the smallest value of the radial component of the cutting force (the constant part of the power P y ); Δ P y is the variable part of the force.

Рд Ропт + Рдоп, (3) где Ропт оптимальное усилие деформирования, обеспечивающее минимальную величину шероховатости обработанной поверхности (постоянная часть силы Рд); Рдоп дополнительное усилие деформирования (переменная часть силы Рд).R d P opt + P add , (3) where P opt is the optimal deformation force that ensures the minimum roughness of the treated surface (a constant part of the force R d ); P additional additional deformation force (variable part of the force P d ).

Тогда соотношение (1) перепишем в виде
const ≅ Pymin + Δ Py + Pопт cosα +
+ Pдоп cos α≅ const + 2F. (4)
Соотношения (1) и (4) могут быть выполнены за счет: периодического изменения силы Рдоп при неизменном значении угла α; периодического изменения угла α при неизменном значении Рд Роптдоп 0); за счет изменения и Рдоп и угла α
Рассмотрим первый вариант.
Then we rewrite relation (1) in the form
const ≅ P ymin + Δ P y + P opt cosα +
+ P add cos α≅ const + 2F. (4)
Relations (1) and (4) can be fulfilled due to: a periodic change in the force P add with a constant angle α; periodic changes in the angle α at a constant value of R d P opt (P add 0); due to changes and P add and angle α
Consider the first option.

Тогда Рmin + Pопт cos α const и выражение (4) можно представить в следующем виде
0 ≅Δ Ру + Рдоп cos α≅ 2F (5) или
-ΔPy≅ Pдоп cos α≅ 2F Δ Py (6)
Из выражений (5) и (6) следует, что дополнительное усилие деформирования Рдоп должно изменяться в противофазе по отношению к изменению радиальной составляющей силы резания при сохранении неизменным угла α
Так как (Δ Р)max Pymax Pymin и учитывая вышесказанное, выражения (5) и (6) можно представить в виде: Pymax Pymin ≥ Pдоп сos α≥ Pymax Pymin
2F, (7) где
доп cos α)max Pymax Pymin;
(Pдоп cos α)min Pymax Pymin 2F, где Рymax, Pymin соответственно наибольшее и наименьшее значения радиальной составляющей силы резания; Рдоп дополнительное усилие деформирования, прикладываемое к деформирующему элементу. Т. е. для улучшения колебаний радиальной составляющей силы резания Ру к деформирующему элементу 5, например ролику, посредством регулировочного механизма 6 (фиг. 1) прикладывают дополнительное усилие Рдоп, уменьшающее колебания силы Ру. Дополнительное усилие деформирования Рдоп на детали создается винтом, кулачком и т.д. и передается посредством пружины 7 (фиг.1).
Then P min + P opt cos α const and expression (4) can be represented as follows
0 ≅Δ P y + P add cos α≅ 2F (5) or
-ΔP y ≅ P add cos α≅ 2F Δ P y (6)
From the expressions (5) and (6) it follows that the additional deformation force P add should change in antiphase with respect to the change in the radial component of the cutting force while keeping the angle α unchanged
Since (Δ P) max P ymax P ymin and considering the above expressions (5) and (6) can be represented as: P ymax P ymin ≥ P ext cos α≥ P ymax P ymin
2F, (7) where
(P ext cos α) max P ymax P ymin ;
(P ext cos α) min P ymax P ymin 2F, where F ymax, P ymin respectively the maximum and minimum values of the radial component of the cutting force; P additional additional deformation force applied to the deforming element. That is, to improve the oscillations of the radial component of the cutting force P y to the deforming element 5, for example a roller, by means of the adjusting mechanism 6 (Fig. 1), an additional force P add is applied, which reduces the fluctuations in the force P y. The additional deformation force P add on the parts is created by a screw, cam, etc. and transmitted by means of a spring 7 (FIG. 1).

Для определения величины регулировочного воздействия регулировочного механизма 6 на деформирующий ролик 5 корпус 3 имеет выступ 8, контактирующий с упругой балкой 9. По показаниям индикатора 10, фиксирующего отклонение (прогиб) балки 9, поворачивают ручку регулировочного механизма 6, изменяя величину радиального усилия на ролик и поддерживая показания индикатора в определенном диапазоне, тем самым обеспечивается выполнение соотношения (7). To determine the magnitude of the adjusting effect of the adjusting mechanism 6 on the deforming roller 5, the housing 3 has a protrusion 8 in contact with the elastic beam 9. According to the indications of the indicator 10, fixing the deviation (deflection) of the beam 9, turn the knob of the adjusting mechanism 6, changing the magnitude of the radial force on the roller and maintaining the indicator in a certain range, this ensures the fulfillment of relation (7).

Для определения суммарной силы трения F суппорта строят графики упругих перемещений инструмента вместе с суппортом от радиальной нагрузки Ру (фиг.4) при их нагружении (кривая 11, фиг.4) и разгружении (кривая 12). Величина силы 2F показана на графике фиг.4. При изменении силы от Руmax до Руmin (разгрузка) суппорт вместе с резцом 2 и корпусом 3 переместится на деталь на величину Δ у1 у2. Линия перемещений резца при разгрузке (при уменьшении силы Ру) представлена участком АВ кривой 12. При увеличении нагpузки от Руmin до Руmax суппорт также переместится на ту же величину Δ у1 у2. Линия перемещения резца при нагрузке (при увеличении Ру) представлена участком СЕ кривой 11.To determine the total friction force F of the caliper, graphs of the elastic displacements of the tool are constructed together with the caliper against the radial load P y (Fig. 4) when they are loaded (curve 11, Fig. 4) and unloaded (curve 12). The magnitude of the force 2F is shown in the graph of figure 4. When the force changes from P уmax to Р уmin (unloading), the support together with the cutter 2 and the housing 3 will move to the part by the value Δ у 1 у 2 . The line of displacements of the cutter during unloading (with a decrease in the force P y ) is represented by the section AB curve 12. When the load increases from P min to P y max the support will also move by the same value Δ y 1 y 2 . The line of movement of the cutter under load (with an increase in P y ) is represented by section CE of curve 11.

Как видно из фиг.4, уменьшение нагрузки на суппорт от Руmax до Руmax 2F не приводит к перемещению суппорта, т.е. он при этом изменении нагрузки неподвижен. Поскольку резец и ролик расположены с одной стороны детали, то за счет изменения силового влияния ролика на суппорт станка можно поддерживать нагрузку в указанном диапазоне, т.е. догружаем суппорт при уменьшении радиальной нагрузки при резании, что повышает точность обработки вследствие отсутствия упругих перемещений суппорта. Поэтому к деформирующему элементу ролику 3 прикладывают дополнительное усилие Рдоп, изменяющееся в противофазе с радиальным усилием резца и дополняющее минимальную радиальную силу до величины, равной или большей Рymax 2F.As can be seen from figure 4, a decrease in the load on the caliper from P max to P max 2F does not lead to movement of the caliper, i.e. he is motionless at this change in load. Since the cutter and the roller are located on one side of the part, due to the change in the force effect of the roller on the support of the machine, the load can be maintained in the indicated range, i.e. we load the caliper while reducing the radial load during cutting, which increases the accuracy of processing due to the absence of elastic movements of the caliper. Therefore, an additional force P add is applied to the deforming element of the roller 3, changing in antiphase with the radial force of the cutter and supplementing the minimum radial force to a value equal to or greater than P ymax 2F.

Рассмотрим второй вариант стабилизирования отжатий. Тогда Руmin const и выражение (4) при Рдоп 0 можно представить в виде:
0 ≅Δ Py + Pопт cos α≅ 2F (8) или
ΔPy≅ Ропт cos α≅ 2F Δ Pу (9)
Из выражений (8) и (9) следует, что проекция оптимального усилия деформирования на направление радиальной составляющей силы резания должна изменяться в противофазе по сравнению с изменением переменной части радиальной составляющей силы резания. Поскольку Ропт const, то это можно достигнуть только за счет изменения угла от αmin до αmax. Так как Δ Рmax Pymin и учитывая вышесказанное, выражения (8) и (9) можно представить в виде:
Pymax Pymin ≥ Pопт (cos αmin
cos αmax) ≥ Pymax Pymin 2F, (10) где Ропт оптимальное усилие деформирования; αminmax наименьший и наибольший углы установки деформирующего элемента относительно оси детали в процессе обработки соответственно.
Consider the second option for stabilizing the squeezes. Then P уmin const and expression (4) with P add 0 can be represented as:
0 ≅Δ P y + P opt cos α≅ 2F (8) or
ΔP y ≅ P opt cos α≅ 2F Δ P y (9)
It follows from expressions (8) and (9) that the projection of the optimal deformation force on the direction of the radial component of the cutting force should change in antiphase compared to the change in the variable part of the radial component of the cutting force. Since P opt const, this can only be achieved by changing the angle from α min to α max . Since Δ P max P ymin and taking into account the above, expressions (8) and (9) can be represented as:
P ymax P ymin ≥ P opt (cos α min
cos α max) ≥ P ymax P ymin 2F, ( 10) where P opt optimal deforming force; α min , α max the smallest and largest installation angles of the deforming element relative to the axis of the part during processing, respectively.

Наибольшая проекция усилия деформирования
Р3 Ропт cos αmin (11)
С точки зрения получения наименьшего диапазона изменения угла Р1 Р3max Pmin 2F) Pопт cos αmax;
(12)
cos αmax P1/Pопт (13)
Второй вариант более сложно осуществить конструктивно, но он обеспечивает наилучшее качество обработанной поверх- ности.
The greatest projection of the deformation force
P 3 P opt cos α min (11)
From the point of view of obtaining the smallest range of changes in the angle P 1 P 3 (P max P min 2F) P opt cos α max ;
(12)
cos α max P 1 / P opt (13)
The second option is more difficult to constructively, but it provides the best quality of the processed surface.

Таким образом, используя предложенные варианты, изменение суммарной радиальной силы, действующей на суппорт со стороны резца и деформирующего элемента, при условии выполнения соотношений (1), (7) и (10) будет ограничено пределами Руmax и Руmax 2F (отрезок АЕ на фиг.4), а радиальное перемещение суппорта с резцом, равное у1, меняться не будет, т.е. резец останется неподвижным. Если принять допуск на погрешность обработки по диаметру равным δ то можно допустить разность показаний индикатора 10 (фиг.1) на величину δ/2, т.е. У3 У1 δ/2 (фиг.4). Следя за показанием индикатора 10, через регулировочный механизм 6 добиваются выполнения соотношения (1) с погрешностью, равной δ/2.Thus, using the proposed options, the change in the total radial force acting on the caliper from the side of the cutter and the deforming element, subject to the relations (1), (7) and (10), will be limited by the limits Р уmax and Р уmax 2F (segment АЕ on 4), and the radial movement of the caliper with the cutter, equal to 1 , will not change, i.e. the cutter will remain motionless. If we accept the tolerance on the processing error in diameter equal to δ, then we can assume the difference in the readings of indicator 10 (Fig. 1) by δ / 2, i.e. Y 3 Y 1 δ / 2 (Fig. 4). Following the indication of the indicator 10, through the adjusting mechanism 6 achieve the fulfillment of the ratio (1) with an error equal to δ / 2.

После первого этапа управления процессом совмещенной обработки, когда достигнута точность обработки, необходимо выполнить второй этап управления, обеспечивающий получение наилучшей чистоты обработанной поверхности. Зависимость шероховатости поверхности от усилия деформирования носит параболический характер и поэтому имеется оптимальное усилие деформирования Ропт, которое обеспечивает наименьшую шероховатость обработанной поверхности. С другой стороны, с увеличением амплитуды колебаний Рдоп неоднородность поверхности по величине ее шероховатости увеличивается, поэтому необходимо стремиться к минимальному диапазону изменения Рдоп. Эти условия обеспечиваются, если момент действия во времени проекции оптимального усилия деформирования на направление радиальной составляющей силы резания располагается в пределах интервала времени изменения этой силы, определяемого минимальным Руmin и максимальным, уменьшенным на двойную величину суммарной силы трения, Руmax 2F ее значениями.After the first stage of controlling the process of combined processing, when the accuracy of processing is achieved, it is necessary to perform the second stage of control, which ensures the best purity of the treated surface. The dependence of the surface roughness on the deformation force is parabolic in nature and therefore there is an optimal deformation force P opt , which ensures the smallest roughness of the treated surface. On the other hand, with an increase in the amplitude of the oscillations of P additional, the surface heterogeneity in terms of its roughness increases, so it is necessary to strive for a minimum range of variation of P additional . These conditions are provided if the moment in time of the projection of the optimal deformation force on the direction of the radial component of the cutting force is within the time interval of the change in this force, determined by the minimum Р уmin and the maximum, reduced by twice the total friction force, Р уmax 2F by its values.

На фиг. 5 изменение радиальной составляющей силы резания во времени представлено кривой 16, а изменение усилия деформирования кривой 17. Этот интервал времени расположен между временем τ1 и τ22 и τ3 на графике (фиг. 5) изменения радиальной силы Ру f(τ). Точки А и В, В1 и А1 крайними точками интервалов.In FIG. 5, the change in the radial component of the cutting force with time is represented by curve 16, and the change in the deformation force of curve 17. This time interval is located between the time τ 1 and τ 2 , τ 2 and τ 3 on the graph (Fig. 5) of the change in the radial force Ru f (τ ) Points A and B, B 1 and A 1 are the extreme points of the intervals.

Возможны два предельных случая и множество промежуточных, один из которых является оптимальным. Two limiting cases and many intermediate ones are possible, one of which is optimal.

В первом случае обработка происходит при изменении проекции усилия деформирования на направление радиальной составляющей силы резания от Р1до Р3 (фиг.3, 5), где усилие Р1 Ропт cos α соответствует минимальной шероховатости обработанной поверхности, равной Ra3. Шероховатость обработанной поверхности меняется от Ra3 Ramin до Ra1 (кривая 13, фиг.3), а Рдоп cos α Pymax Pymin 2F.In the first case, processing occurs when the projection of the deformation force on the direction of the radial component of the cutting force changes from P 1 to P 3 (Figs. 3, 5), where the force P 1 P opt cos α corresponds to the minimum roughness of the treated surface, equal to R a3 . The roughness of the machined surface changes from R a3 R amin to R a1 (curve 13, Figure 3), and R ext cos α P ymax P ymin 2F.

Во втором случае обработка происходит при изменении проекции усилия деформирования на направление радиальной составляющей силы резания тоже от Р1 до Р3 (фиг. 3,5), где усилие Р3 Ропт cos α соответствует минимальной шероховатости обработанной поверхности, равной Ra3. Шероховатость обработанной поверхности меняется от Rа1 до Rа3 (кривая 14), а Рдоп cos α Pymax Pymin 2F.In the second case, the processing occurs when the projection of the deformation force on the direction of the radial component of the cutting force changes from P 1 to P 3 (Fig. 3.5), where the force P 3 P opt cos α corresponds to the minimum roughness of the machined surface, equal to R a3 . The roughness of the machined surface is changed by R a1 to R a3 (curve 14), and R ext cos α P ymax P ymin 2F.

В третьем, оптимальном случае обработка происходит при изменении усилия Рдоп cos α также от Р1 до Р3 (фиг.3), но наименьшая шероховатость поверхности достигается при расположении момента действия проекции оптимального усилия деформирования на направление радиальной составляющей силы резания, совпадающим с моментом времени наступления переменной радиальной составляющей силы резания, равной (фиг.5)
Рср Руmin +

Figure 00000002
(Pymax 2F Pymin),
Pcp
Figure 00000003
(Pymax + Pymin) F. (11) Т.е. имеет место совпадение во времени действия оптимального усилия деформирования и радиальной составляющей силы резания, определяемой из выражения (11). Величина отклонения проекции дополнительной силы оптимального значения Р2 составляет половину величины для первого и второго случаев и равна
доп cos α)'
Figure 00000004
(P3 P2)
Figure 00000005
(Pymax Pymin 2F).In the third, optimal case, processing occurs when the force P add cos α also changes from P 1 to P 3 (Fig. 3), but the smallest surface roughness is achieved when the projection moment of the optimal deformation force projection on the direction of the radial component of the cutting force coincides with the moment the time of occurrence of the variable radial component of the cutting force equal to (figure 5)
P cf P ymin +
Figure 00000002
(P ymax 2F P ymin ),
P cp
Figure 00000003
(P ymax + P ymin ) F. (11) i.e. there is a coincidence in time of the action of the optimal deformation force and the radial component of the cutting force, determined from expression (11). The deviation of the projection of the additional force of the optimal value of P 2 is half the magnitude for the first and second cases and is equal to
(P add cos α) '
Figure 00000004
(P 3 P 2 )
Figure 00000005
(P ymax P ymin 2F).

Шероховатость обработанной поверхности меняется от Ra2 < Ra1 до Ra3= Ramin (кривая 15), т. е. обработка обеспечивает самый минимальный разброс величины шероховатости обработанной поверхности.The roughness of the machined surface varies from R a2 <R a1 to R a3 = R amin (curve 15), i.e., the treatment provides the smallest spread in the roughness of the machined surface.

Способ автоматического регулирования процессом совмещенной обработки резанием и ППД осуществляется следующим образом. A method of automatically controlling the process of combined processing of cutting and PPD is as follows.

Колебания радиальной составляющей силы резания Ру при обработке вызывает упругие колебания корпуса 3, которые затем передаются через выступ 8 на балку 9 и контролируются датчиками Д1 и Д2. Сигналы от датчиков Д1 и Д2 усиливаются усилителем и подаются на сравнивающее устройство СУ, где они сравниваются с сигналами задающего устройства ЗУ. В случае рассогласования сигналов по величине и знаку подается команда на исполнительный механизм ИМ, который управляет регулировочным механизмом 6, регулирующим перемещение деформирующего ролика 5 до установления допустимого рассогласования сигналов задающего и сравнивающего устройств. Тем самым во время обработки постоянно поддерживается условие выполнения соотношения (1).The oscillations of the radial component of the cutting force P y during processing causes elastic vibrations of the housing 3, which are then transmitted through the protrusion 8 to the beam 9 and are monitored by sensors D 1 and D 2 . The signals from the sensors D 1 and D 2 are amplified by the amplifier and fed to the comparing device SU, where they are compared with the signals of the master device memory. In the event of a mismatch of signals in magnitude and sign, a command is sent to the actuator MI, which controls the adjusting mechanism 6, which regulates the movement of the deformation roller 5 to establish an acceptable mismatch of the signals of the master and the comparison devices. Thus, during processing, the condition for fulfilling relation (1) is constantly maintained.

П р и м е р 1. Изготавливают вал из стали марки 45 диаметром 80-0,03 мм длиной 400 мм. Деталь обрабатывается комбинированным инструментом (КИ), состоящим из круглого резца диаметром 42 мм и профильным роликом диаметром 42 мм. Режимы обработки: V 125 м/мин; S 0,28 мм/об; t 0,4 мм; Ропт 800 Н. Угол установки ролика α 0. Перед обработкой определяют значение суммарной силы трения F 50 Н, значения радиальной составляющей силы резания: Pymax 900 Н; Руmin 600 Н. Производят стабилизирование отжатий за счет приложения дополнительного усилия деформирования. PRI me R 1. Make a shaft of steel grade 45 with a diameter of 80 -0.03 mm 400 mm long. The part is machined with a combination tool (CI), consisting of a circular tool with a diameter of 42 mm and a profile roller with a diameter of 42 mm. Processing Modes: V 125 m / min; S 0.28 mm / rev; t 0.4 mm; R opt 800 N. The angle of installation of the roller α 0. Before processing, determine the value of the total friction force F 50 N, the values of the radial component of the cutting force: P ymax 900 N; Rumin 600 N. Produce stabilization of the squeezes due to the application of additional deformation forces.

Первый случай. The first case.

Р1 Ропт cos α 800 ˙ cos0o 800 H;
Pдоп min Pymax Pymin 2F 900 600
100 200 Н;
Р3 Р1 + Рдоп min P1 + (Pymax Pymin 2F) 800 + (900 600 100) 1000 Н;
Ra3 0,3 мкм; Ra1 1,0 мкм.
P 1 P opt cos α 800 ˙ cos0 o 800 H;
Additional P min P P ymin ymax 2F 900600
100,200 N;
R 3 R 1 + R ext min P 1 + (P ymax P ymin 2F) + 800 (900 600 100) 1000 N;
R a3 0.3 μm; R a1 1.0 μm.

Второй случай. The second case.

Р3 Ропт cos α 800 H; P1 P3 Рдоп min 800 (900 600 100) 600 Н;
Ra3 0,3 мкм; Rа1 1,0 мкм.
P 3 P opt cos α 800 H; P 1 P 3 P add min 800 (900 600 100) 600 N;
R a3 0.3 μm; R a1 1.0 μm.

Третий случай. The third case.

Р2 Ропт cos α 800 H; Pдоп min Pymax 2F Pymin 900 600 100 200 Н.P 2 P opt cos α 800 H; P add min P ymax 2F P ymin 900 600 100 200 N.

Ra3 0,3 мкм; Rа2 0,4 мкм.R a3 0.3 μm; R a2 0.4 μm.

Оттарировав величину прогиба балки 9 (фиг.1) на определенное усилие Р1 и Р3 с помощью индикатора 10 (цена деления 0,001 мм) и регулировочного механизма 6, обработку ведем по выбранным условиям случая. Результаты обработки сведены в таблицу.Having calibrated the deflection of the beam 9 (Fig. 1) by a certain force P 1 and P 3 using indicator 10 (division value 0.001 mm) and adjusting mechanism 6, we carry out the processing according to the selected case conditions. The processing results are summarized in table.

П р и м е р 2. Для условий обработки вала примера 1 произвести стабилизирование отжатий за счет изменения угла α. Определить изменение угла α если αmin 20о.PRI me R 2. For the processing conditions of the shaft of example 1 to stabilize the squeezes by changing the angle α. Determine the change in the angle α if α min 20 about .

Р3 Ропт ˙ cos αmin 800 ˙ cos 20o 752 Н.P 3 P opt ˙ cos α min 800 ˙ cos 20 o 752 N.

Р1 Р3 Рдоп min; Pдоп min Pmax Pmin 2F 900 600 100 200 Н.P 1 P 3 P add min ; P add min P max P min 2F 900 600 100 200 N.

Р1 752 200 552 Н.P 1 752 200 552 N.

Р1 Ропт ˙ cos αmax; cos αmax

Figure 00000006
Figure 00000007
0,69.P 1 P opt ˙ cos α max ; cos α max
Figure 00000006
Figure 00000007
0.69.

αmax 46,37о.α max 46.37 about .

Изменением угла α от 20 до 46,37о добиваются стабилизирования отжатий резца.By varying the angle α from 20 to about 46.37 achieve stabilizing wrung cutter.

Предложенный способ обработки прост в осуществлении, расширяет технологические возможности применения совмещенной обработки. Испытания предложенного способа показали его эффективность при обработке валов. Способ обеспечивает повышение в 1,5-2 раза точности по сравнению с известными методами, учитывает состояние оборудования при совмещенной обработке КИ и уменьшает разброс шероховатости обработанной поверхности в связи с уменьшением дополнительного усилия деформирования по сравнению с амплитудой колебаний радиальной составляющей силы резания. The proposed processing method is simple to implement, extends the technological capabilities of the combined processing. Tests of the proposed method showed its effectiveness in the processing of shafts. The method provides an increase in accuracy by 1.5-2 times in comparison with the known methods, takes into account the condition of the equipment during combined processing of CI and reduces the dispersion of the roughness of the treated surface due to a decrease in the additional deformation force as compared with the amplitude of oscillations of the radial component of the cutting force.

Claims (4)

1. СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ СОВМЕЩЕННОЙ ОБРАБОТКИ РЕЗАНИЕМ И ПОВЕРХНОСТНО-ПЛАСТИЧЕСКИМ ДЕФОРМИРОВАНИЕМ, включающий определение оптимального усилия деформирования, обеспечивающего наименьшую шероховатость, измерение отклонений упругих отжатий технологической системы, возникающих в результате изменения радиальной составляющей силы резания и усилия деформирования, и стабилизирование этих отжатий при одновременной обработке детали режущим и деформирующим элементами, расположенными с одной стороны детали, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей путем повышения качества и точности обработки, предварительно определяют суммарную силу трения суппорта станка, наибольшую и наименьшую величины радиальной составляющей силы резания и характер изменения ее во времени при обработке резцом, а стабилизирование отжатий осуществляют путем введения обработки с выдерживанием соотношения
const ≅ Pу+ Pдcosα ≅ const +2F
и обеспечения оптимального усилия деформирования в промежутки времени, соответствующие изменению радиальной составляющей силы резания от
Figure 00000008

где Pу радиальная составляющая силы резания, Н;
Pд усилие деформирования, приложенное к деформирующему элементу, Н;
α угол установки деформирующего элемента относительно резца, град;
F суммарная сила трения суппорта, Н;
Figure 00000009
соответственно наибольшее и наименьшее значения радиальной составляющей силы резания, Н.
1. METHOD FOR CONTROLLING THE PROCESS OF COMBINED CUTTING AND SURFACE-PLASTIC DEFORMATION, including determining the optimal deformation force that provides the smallest roughness, measuring deviations of the elastic depressions of the technological system that arise as a result of changes in the radial component of the deformation of the cutting force and the simultaneous cutting force and deformation of the cutting force parts by cutting and deforming elements located on one side of the part, characterized in that, with the purpose of expanding technological capabilities by improving the quality and accuracy of processing, preliminarily determine the total friction force of the machine support, the largest and smallest values of the radial component of the cutting force and the nature of its change in time when cutting, and stabilization of the squeezes is carried out by introducing processing with maintaining
const ≅ P y + P d cosα ≅ const + 2F
and ensuring optimal deformation forces at time intervals corresponding to changes in the radial component of the cutting force from
Figure 00000008

where P is the radial component of the cutting force, N;
P d the deformation force applied to the deforming element, N;
α installation angle of the deforming element relative to the cutter, deg;
F the total friction force of the caliper, N;
Figure 00000009
respectively, the largest and smallest values of the radial component of the cutting force, N.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что стабилизирование отжатий осуществляют путем приложения к деформирующему элементу дополнительного усилия деформирования, изменяя его значения в противофазе по отношению к изменению радиальной составляющей силы резания при сохранении неизменным угла α с выдерживанием соотношения
Figure 00000010

где Pд о п дополнительное усилие деформирования, прикладываемое к деформирующему элементу, Н.
2. The method according to claim 1, characterized in that the stabilization of the squeezes is carried out by applying an additional deformation force to the deforming element, changing its values in antiphase with respect to the change in the radial component of the cutting force while maintaining the angle α unchanged while maintaining the ratio
Figure 00000010

where P d about p the additional deformation force applied to the deforming element, N.
3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что обработку ведут с обеспечением совпадения во времени действия оптимального усилия деформирования и радиальной составляющей силы резания, равной
Figure 00000011

где Pс р среднее значение радиальной составляющей силы резания, Н.
3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that the processing is carried out with a coincidence in time of the action of the optimal deformation force and the radial component of the cutting force equal to
Figure 00000011

where P with p is the average value of the radial component of the cutting force, N.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку осуществляют с изменением угла α в противофазе по отношению к изменению радиальной составляющей силы резания и с выдерживанием соотношения
Figure 00000012

где Pо п т оптимальное усилие деформирования, Н;
αmin, αmax наименьший и наибольший угол установки деформирующего элемента, град.
4. The method according to claim 1, characterized in that the processing is carried out with a change in the angle α in antiphase with respect to the change in the radial component of the cutting force and withstanding the ratio
Figure 00000012

where P o p t the optimum deformation force H;
α min , α max the smallest and largest installation angle of the deforming element, deg.
SU4874987 1990-10-16 1990-10-16 Method of control of process of combined machining and surface plastic deformation RU2036068C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4874987 RU2036068C1 (en) 1990-10-16 1990-10-16 Method of control of process of combined machining and surface plastic deformation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4874987 RU2036068C1 (en) 1990-10-16 1990-10-16 Method of control of process of combined machining and surface plastic deformation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2036068C1 true RU2036068C1 (en) 1995-05-27

Family

ID=21540982

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU4874987 RU2036068C1 (en) 1990-10-16 1990-10-16 Method of control of process of combined machining and surface plastic deformation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2036068C1 (en)

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Авторское свидетельство СССР N 1286396, кл.B 24B 39/00, 1985. *
2. Авторское свидетельство СССР N 1194658, кл. B 24B 39/00, 1984. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6705184B2 (en) Adjustment method and apparatus for a boring tool
US6592430B1 (en) High-precision machining system
US5022294A (en) Cutting apparatus for a noncircular cross section
RU2036068C1 (en) Method of control of process of combined machining and surface plastic deformation
JP2876614B2 (en) Ball screw device and method for adjusting preload of ball screw device
Nachtigal Design of a force feedback chatter control system
US3007356A (en) Adjustable boring bar
RU2058876C1 (en) Method of controlling process of part cutting with simultaneous plastic deformation of it
KR102269557B1 (en) Oil pressure adjusting method
US4111745A (en) Adjustable bearing assembly for web decurling apparatus
US4462723A (en) Internal broaching tool
SU1333472A2 (en) Cutting tool
RU2036069C1 (en) Method of combined machining and surface plastic deformation
SU1126376A1 (en) Method of working non-rigid components
US3131662A (en) Metal working
SU1444135A1 (en) Combination tool for combined machining of holes by cutting and plastic deformation
RU2008178C1 (en) Surface plastic deformation tool
SU1232295A1 (en) Vibration exciter
JP2000052244A (en) Roller burnishing tool
US2599698A (en) Grinding machine
RU2008167C1 (en) Machining accuracy control device
RU2532569C2 (en) Turning device
JPS61125766A (en) Device for automatically adjusting polishing belt position
JPS5969260A (en) Turbine blade automatic polishing device
SU732079A2 (en) Boring mandrel