RU2063307C1 - Method of determining permissible cutting speed in machining part by hard alloy tool - Google Patents
Method of determining permissible cutting speed in machining part by hard alloy tool Download PDFInfo
- Publication number
- RU2063307C1 RU2063307C1 RU94010673A RU94010673A RU2063307C1 RU 2063307 C1 RU2063307 C1 RU 2063307C1 RU 94010673 A RU94010673 A RU 94010673A RU 94010673 A RU94010673 A RU 94010673A RU 2063307 C1 RU2063307 C1 RU 2063307C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cutting
- cutting speed
- tool
- speed
- determining
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к обработке металлов резанием и может быть применено на токарных станках с ЧПУ в режиме автоматизированного определения допустимой скорости резания, соответствующей заданной стойкости инструмента, программным путем, а также на универсальных токарных станках в режиме ручного расчета допустимой скорости резания. The invention relates to the processing of metals by cutting and can be applied on CNC lathes in the mode of automated determination of the allowable cutting speed corresponding to a given tool life, programmatically, as well as on universal lathes in the mode of manual calculation of the allowable cutting speed.
Известен способ определения допустимой скорости резания, соответствующей заданной стойкости инструмента при токарной обработке (см. Г.А. Монахов, А. А. Оганян и др. Станки с программным управлением. М. Машиностроение, 1975, стр. 246, таблица 13), по которому определение скорости ведется по технологическим параметрам процесса резания (Т, s, t), показателям степеней при каждом из них и ряду поправочных коэффициентов по формуле
где Сv коэффициент, зависящий от марки обрабатывающего материала, марки режущего инструмента и диапазона подач,
Т стойкость инструмента в минутах,
s подача в мм/об, t глубина резания в мм,
kmv коэффициент, учитывающий механические свойства металла (σвр в кгс/мм2),
k3 коэффициент, учитывающий состояние заготовки (корка литейная, без корки, корка загрязненная),
kТ коэффициент, учитывающий марку твердого сплава при обработке стали,
kизн коэффициент, учитывающий износ резца по задней поверхности,
kΦ коэффициент, учитывающий главный угол резца в плане Φo,
kλ коэффициент, учитывающий форму передней поверхности.There is a method of determining the allowable cutting speed corresponding to a given tool life during turning (see G. A. Monakhov, A. A. Oganyan and others. Machine tools with program control. M. Mechanical Engineering, 1975, p. 246, table 13), according to which the speed is determined by the technological parameters of the cutting process (T, s, t), degree indicators for each of them and a number of correction factors according to the formula
where C v is a coefficient depending on the grade of the processing material, the grade of the cutting tool and the feed range,
T tool life in minutes,
s feed in mm / rev, t cutting depth in mm,
k m v coefficient taking into account the mechanical properties of the metal (σ BP in kgf / mm 2 ),
k 3 coefficient taking into account the condition of the workpiece (foundry crust, without crust, contaminated crust),
k T coefficient taking into account the grade of hard alloy in steel processing,
k out coefficient taking into account the wear of the cutter on the rear surface,
k Φ coefficient taking into account the main angle of the cutter in the plan Φ o ,
k λ coefficient taking into account the shape of the front surface.
Недостатки известного способа проявляются в следующем:
1. Коэффициент kТ учитывает влияние на величину Сv только различных марок твердосплавного инструмента (см. справочник "Станки с программным управлением", стр. 247, таблица 14), но не учитывает разброс режущих свойств (качества инструмента) внутри каждой марки (см. ОСТ 48-99-76. Сплавы спеченные. Изделия для режущего инструмента. Метод определения режущих свойств или сборник "Твердые сплавы", N 20, ВНИИТС. М. Металлургия, 1979, стр. 5-11).The disadvantages of this method are manifested in the following:
1. The coefficient k T takes into account the influence on the value of C v of only different grades of carbide tools (see the reference book "Machines with programmed control", page 247, table 14), but does not take into account the spread of cutting properties (tool quality) inside each grade (see OST 48-99-76. Sintered alloys. Products for cutting tools. Method for determining the cutting properties or the collection "Hard alloys",
2. Коэффициент kм v учитывает влияние различных марок стали на величину Сv, но не учитывает разброс физико-механических свойств внутри каждой марки из-за так называемых металлургических фактов (см. А.М. Вульф. Резание металлов. Л. Машиностроение, 1973, стр. 204).2. The coefficient k m v takes into account the effect of various steel grades on the value of C v , but does not take into account the scatter of physical and mechanical properties within each grade due to the so-called metallurgical facts (see A.M. Wulf. Metal cutting. L. Machine building, 1973, p. 204).
Совокупность указанных недостатков проявляется в том, что известный способ не дает точного совпадения расчетной стойкости инструмента, а это приводит к тому, что "общий срок службы инструмента почти вдвое меньше расчетного" (см. Колл. авторов. Развитие науки о резании металлов. М. Машиностроение, 1967, стр. 389). The totality of these drawbacks is manifested in the fact that the known method does not give an exact match of the calculated tool life, and this leads to the fact that "the total tool life is almost half that calculated" (see Coll. Authors. Development of the science of metal cutting. M. Engineering, 1967, p. 389).
Недостатком известного способа определения допустимой скорости резания является так же то, что численному определению величины коэффициента kмv должны предшествовать выборочные механические испытания металла из партии поставки по определению временного сопротивления на разрыв sвр, что является существенным препятствием на пути автоматизированного выбора допустимой скорости резания на станках с ЧПУ. Таким же препятствием является отсутствие оперативной информации об изменениях в реальной (а не в расчетной) геомeтрии инструмента (изменение углов в плане Φ, заднего угла a, переднего угла g) и условий резания (величины участков контактного взаимодействия по передней и задней грани инструмента), оказывающих влияние на величину действительной стойкости инструмента.A disadvantage of the known method for determining the permissible cutting speed is also that the numerical determination of the coefficient k mv must be preceded by selective mechanical tests of the metal from the delivery lot to determine the tensile strength s BP , which is a significant obstacle to the automated selection of the allowable cutting speed on machines with CNC. The same obstacle is the lack of operational information about changes in the real (and not in the calculated) geometry of the tool (change of angles in the plane Φ, rear angle a, and front angle g) and cutting conditions (the magnitude of the areas of contact interaction along the front and rear edges of the tool), affecting the value of the actual tool life.
Наиболее близким способом того же назначения к заявленному по совокупности признаков является способ определения допустимой скорости резания при механической обработке (см. а.с. N 418278 М. кл. В 23 в 25/06 24.12.1971), учитывающий разброс режущих свойств инструмента путем измерения собственной термоэлектродвижущей силы инструмента и проведения предварительных стоимостных испытаний, на основе которых скорость резания определяется по формуле
где Т стойкость инструмента,
Uc собственная термоЭДС инструмента,
Сv постоянная,
m, z показатели степени, определенные из стойкостных испытаний при любом значении Т.The closest method of the same purpose to the one declared according to the totality of features is the method of determining the permissible cutting speed during machining (see as.with. N 418278 M. cl.
where T is the tool life,
U c own instrument thermoEMF,
C v constant
m, z exponents determined from persistent tests at any value of T.
К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата (совпадение величины расчетной стойкости с действительной) при использовании известного способа относится то, что он не учитывает разброс обрабатываемости стальных заготовок в партиях поставки, а также то, что при определении допустимой скорости для партии инструмента в предшествующих дополнительных стойкостных испытаниях не учитывается влияние условий резания (геометрии инструмента и различия физико-механических свойств обрабатываемого металла) на величину Сv, что существенно снижает точность определения допустимой скорости резания.The reasons that impede the achievement of the required technical result (coincidence of the calculated resistance value with the actual one) when using the known method include the fact that it does not take into account the spread of machinability of steel billets in the delivery lots, as well as the fact that when determining the permissible speed for the tool lot in the previous additional persistent tests do not take into account the influence of cutting conditions (tool geometry and differences in the physicomechanical properties of the treated metal) on the value With v , which significantly reduces the accuracy of determining the allowable cutting speed.
Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является учет разброса обрабатываемости стальных заготовок и условий резания при определении допустимой скорости токарной обработки как в ручном режиме, так и в режиме автоматизированного определения на станках с ЧПУ. The task to which the claimed invention is directed is to take into account the spread of machinability of steel billets and cutting conditions when determining the permissible turning speed both in manual mode and in automatic determination mode on CNC machines.
Техническим результатом, который может быть получен при осуществлении изобретения, является обеспечение совпадения расчетной стойкости инструмента с действительной путем измерения термоЭДС пары инструмент деталь непосредственно на станке в условиях кратковременной предварительной обработки. The technical result that can be obtained by carrying out the invention is to ensure that the calculated tool life coincides with the actual one by measuring the thermopower of a pair of tool parts directly on the machine under conditions of short-term pre-processing.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе определения допустимой скорости резания при механической обработке металла твердосплавным инструментом со снятием стружки и измерением термоЭДС, предварительно в условиях безвибрационного резания в диапазоне скоростей выше зоны наростообразования, обрабатывают металл (стальную заготовку) и измеряют термоЭДС в паре инструмент деталь и по величине термоЭДС данной пары и рабочим параметром технологического процесса (Т, s, t) определяют допустимую скорость резания по следующей формуле
где Е термоЭДС в mВ пары твердосплавный инструмент обрабатываемый металл,
А постоянная k коэффициент z показатель, определенные из условий предварительной обработки (V=100м/мин; s=0,1мм/об; t=1мм) А 625; k 24,7; z 0,24.The specified technical result is achieved by the fact that in the method for determining the permissible cutting speed during machining of metal with a carbide tool with chip removal and measuring thermoelectric power, preliminary, under vibration-free cutting conditions in the speed range above the growth zone, metal is processed (steel billet) and thermoelectric power is measured in a pair of tools the part and the value of the thermoEMF of a given pair and the operating parameter of the technological process (T, s, t) determine the permissible cutting speed according to the following her formula
where E is the thermopower in mV pairs of the carbide tool the metal being processed,
A constant k coefficient z is an indicator determined from the pre-treatment conditions (V = 100m / min; s = 0.1mm / rev; t = 1mm) A 625; k 24.7; z 0.24.
Использование в заявленном способе определения допустимой скорости резания термоЭДС пары инструмент обрабатываемый металл повышает точность расчетной скорости резания, соответствующей заданной стойкости, так как термоЭДС используется как обобщенная характеристика режущих свойств твердосплавного инструмента, обрабатываемости металла и условий резания. Кроме того, в заявленном способе величина Сv определена как переменная от Е и выражена уравнением А k Е, что так же повышает точность определения допустимой скорости резания.The use of the claimed method for determining the permissible cutting speed of thermoEMF of a pair of tools the metal being processed increases the accuracy of the calculated cutting speed corresponding to a given resistance, since thermoEMF is used as a generalized characteristic of the cutting properties of carbide tools, metal workability and cutting conditions. In addition, in the claimed method, the value of C v is defined as a variable from E and is expressed by the equation A k E, which also increases the accuracy of determining the allowable cutting speed.
Проведенный анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками идентичности всем существующим признакам заявленного изобретения, а определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения. The analysis of the prior art, including a search by patent and scientific and technical sources of information and identification of sources containing information about analogues of the claimed invention, allowed to establish that the applicant did not find an analogue characterized by signs of identity to all existing signs of the claimed invention, and a definition from the list of identified analogues the prototype, as the closest in the totality of the characteristics of the analogue, allowed to identify the set of essential in relation to the seen elem technical result in the distinguishing features of the claimed subject set out in the claims.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "изобретательский уровень" по действующему законодательству. Therefore, the claimed invention meets the requirement of "inventive step" under applicable law.
Способ осуществляется следующим образом. The method is as follows.
Предварительно на выбранных режимах обработки, не связанных с технологическими режимами, но исключающими вибрацию и наростообразование (например: V= 100м/мин; s=0,1мм/oб; t=1мм), производят кратковременную обработку различных марок металла твердосплавными инструментами разных марок с содержанием углерода на нижней и верхней допустимой границе, измеряют термоЭДС в парах и по величине термоЭДС и на основе стойкостных испытаний при любом значении V, s, t измеряют действительную стойкость инструмента и по ОСТ 48-99-76 определяют численное значение постоянной А, величины коэффициента k в уравнении прямой, связующей зависимости Сv от термоЭДС предварительной обработки, т.е. в уравнении (А k Е) и численную величину показателя 1/z в зависимости T=f(E) при любых постоянных значениях V, s, t и производят определение допустимой скорости резания для любых пар твердосплавный инструмент обрабатываемый металл по формуле
На определенной по предлагаемой формуле скорости резания производят обработку металла с подачей s и глубиной резания t, назначенными в технологическом процессе обработки.Preliminarily, at the selected processing modes that are not related to technological modes, but excluding vibration and build-up (for example: V = 100m / min; s = 0.1mm / rev; t = 1mm), short-term processing of various metal grades with carbide tools of different grades with the carbon content at the lower and upper permissible boundaries, measure the thermoelectric power in pairs and the value of thermoelectric power and on the basis of resistance tests at any value of V, s, t measure the actual tool life and determine the numerical value of the value from OST 48-99-76 oyannoy A value of the coefficient k in the equation of the straight line C v binder depending on Seebeck pretreatment, i.e. in equation (A k E) and the numerical value of the
At a speed determined by the proposed formula, the metal is machined with the feed s and the cutting depth t assigned in the technological process of processing.
Результаты экспериментальной проверки предложенного способа определения допустимой скорости резания для различных пар твердосплавный инструмент - обрабатываемый металл в диапазоне заданной стойкости 10 130 минут, подачи 0,195 0,61 мм/об и глубины резания от 0,5 до 3 мм приведены в таблицах 1 и 2. The results of the experimental verification of the proposed method for determining the permissible cutting speed for various pairs of carbide tools - processed metal in the range of the
Испытания проводились на токарном станке 1К62, снабженным бесступенчатым приводом главного движения с возможностью установки чисел оборотов шпинделя отечностью до 1 об/мин. Величина фаски износа по задней грани доводилась до 0,8 мм. The tests were carried out on a 1K62 lathe equipped with a stepless main drive with the ability to set spindle speeds with puffiness up to 1 rpm. The value of the chamfer of wear along the rear face was brought to 0.8 mm.
Для всех проверенных 16 пар твердосплавный инструмент сталь (41 режим обработки) относительная ошибка по определению действительной стойкости не превышала 15% что может быть принято как достаточный уровень точности, поскольку ОСТ 48-99-76 на спеченные твердые сплавы допускает изменение режущих свойств внутри одной партии до 50%
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:
средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, предназначено для использования в металлообработке при определении допустимой скорости резания на универсальных токарных станках, для автоматизации выбора допустимой скорости резания на токарных станках с ЧПУ (диалоговый режим подготовки управляющих программ);
для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте нижеизложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке средств и методов;
средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.For all 16 pairs tested, carbide tools steel (41 processing modes), the relative error in determining the actual resistance did not exceed 15%, which can be taken as a sufficient level of accuracy, since OST 48-99-76 on sintered hard alloys allows a change in cutting properties within one batch up to 50%
Thus, the above information indicates the fulfillment of the following set of conditions when using the claimed invention:
the tool embodying the claimed invention in its implementation is intended for use in metalworking when determining the allowable cutting speed on universal turning machines, to automate the selection of the allowable cutting speed on CNC lathes (interactive mode for preparing control programs);
for the claimed invention as described in the independent clause of the claims below, the possibility of its implementation using the means and methods described above in the application is confirmed;
means embodying the claimed invention in its implementation, is capable of achieving the achievement of the technical result perceived by the applicant.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "промышленная применимость" по действующему законодательству. ТТТ1 ТТТ2 Therefore, the claimed invention meets the requirement of "industrial applicability" under applicable law. TTT1 TTT2
Claims (1)
где Т заданная стойкость инструмента, мин,
S подача, мм/об,
t глубина резания, мм,
E термоэлектродвижущая сила, мВ,
A, К, Z постоянные, определенные из условия предварительной обработки (А 625; К 24,7; Z 0,24).A method for determining the allowable cutting speed during machining of a part with a carbide tool, comprising measuring a thermoelectromotive force, characterized in that the part is pre-treated under vibration-free cutting conditions in the speed range above the growth zone and the thermoelectromotive force is measured in the tool-part pair, and the allowable cutting speed is determined with using the measured value of thermoelectromotive force and operating parameters of the process according to the formula
where T is the specified tool life, min,
S feed mm / rev
t cutting depth mm
E thermoelectromotive force, mV,
A, K, Z constants determined from the pre-treatment conditions (A 625; K 24.7; Z 0.24).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU94010673A RU2063307C1 (en) | 1994-03-29 | 1994-03-29 | Method of determining permissible cutting speed in machining part by hard alloy tool |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU94010673A RU2063307C1 (en) | 1994-03-29 | 1994-03-29 | Method of determining permissible cutting speed in machining part by hard alloy tool |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU94010673A RU94010673A (en) | 1995-11-10 |
| RU2063307C1 true RU2063307C1 (en) | 1996-07-10 |
Family
ID=20154019
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU94010673A RU2063307C1 (en) | 1994-03-29 | 1994-03-29 | Method of determining permissible cutting speed in machining part by hard alloy tool |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2063307C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2492968C1 (en) * | 2012-03-20 | 2013-09-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Method of roughness definition at nc lathes in semi-rough and precision turning by studded cutters |
| RU2807258C1 (en) * | 2021-12-02 | 2023-11-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Method for determining optimal cutting conditions for cnc machines |
-
1994
- 1994-03-29 RU RU94010673A patent/RU2063307C1/en active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2492968C1 (en) * | 2012-03-20 | 2013-09-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Method of roughness definition at nc lathes in semi-rough and precision turning by studded cutters |
| RU2807258C1 (en) * | 2021-12-02 | 2023-11-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Method for determining optimal cutting conditions for cnc machines |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Saglam et al. | Investigation of the effect of rake angle and approaching angle on main cutting force and tool tip temperature | |
| Nobel et al. | Experimental investigation of chip formation, flow, and breakage in free orthogonal cutting of copper-zinc alloys | |
| Rigatti et al. | Computational method for calculation of the specific cutting energy | |
| da Silva et al. | Burr height minimization using the response surface methodology in milling of PH 13-8 Mo stainless steel | |
| RU2063307C1 (en) | Method of determining permissible cutting speed in machining part by hard alloy tool | |
| Zoghipour et al. | The influence of edge radius and lead content on machining performance of brass alloys | |
| RU2120354C1 (en) | Method of determination of components of cutting force at nc lathe | |
| Fersing | Carbide high-velocity turning | |
| RU94010673A (en) | METHOD FOR DETERMINING THE ADMISSIBLE CUTTING RATE | |
| RU2239522C1 (en) | Method for determining admissible cutting speed at working part by means of hard-alloy tool | |
| Kidhir et al. | Investigating the influence of approach angle for ceramic cutting tools on chip formation during turning | |
| SU1335854A1 (en) | Method of estimating comparable wear resistance of cutting tools | |
| RU2509633C1 (en) | METHOD OF DETERMINING ROUGHNESS PARAMETER Ra AT NC MILLING MACHINE IN SEMI-FINISHING AND FINISHING OF CARBON STRUCTURAL AND LOW-ALLOY STEELS BY COMPOSITE MULTI-BLADE CARBIDE TOOL AT END MILLING | |
| SU1386373A1 (en) | Method of determining permissible feed in turning | |
| Baralić et al. | Flank wear as a function of cutting time | |
| SU917056A1 (en) | Method of face milling cutt er vear determination | |
| RU2050226C1 (en) | Multiple-pass turning method | |
| SU1668057A1 (en) | Method for milling workpiece surfaces | |
| SU804376A2 (en) | Method of grinding helical groves | |
| RU2237548C2 (en) | Method for determining specific life of blade type cutting tool | |
| RU1811986C (en) | Method for controlling part cutting | |
| Kaçal et al. | Determining of the optimal turning parameters using the response surface methodology in powder metallurgical tool steel | |
| Saruulbold et al. | OPTIMIZATION OF CUTTING FORCE DURING LATHE PROCESSING STEEL 40X | |
| SU1701422A1 (en) | Method for determining optimal speed of cutting | |
| Mesquita et al. | Experimental determination of the dynamic shear stress in metal cutting |