RU2399460C1 - Method for parts processing by cutting with anticipatory plastic deformation - Google Patents
Method for parts processing by cutting with anticipatory plastic deformation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2399460C1 RU2399460C1 RU2009111702/02A RU2009111702A RU2399460C1 RU 2399460 C1 RU2399460 C1 RU 2399460C1 RU 2009111702/02 A RU2009111702/02 A RU 2009111702/02A RU 2009111702 A RU2009111702 A RU 2009111702A RU 2399460 C1 RU2399460 C1 RU 2399460C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cutting
- depth
- plastic deformation
- allowance
- processing
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Turning (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технике обработки материалов резанием и может быть использовано при токарной обработке конструкционных и труднообрабатываемых, в частности нержавеющих и жаропрочных, сталей с целью снижения энергоемкости, а также повышения стойкости инструмента и улучшения формы поверхности.The invention relates to a technique for processing materials by cutting and can be used in turning of structural and hard-working, in particular stainless and heat-resistant steels, in order to reduce energy consumption, as well as increase tool life and improve surface shape.
В условиях современного машиностроения существенно возросли требования к качеству сталей и сплавов. Все более широкое применение находят материалы с особыми свойствами, в том числе труднообрабатываемые, в частности нержавеющие и жаропрочные. Основной проблемой при обработке таких сталей и сплавов является их высокая склонность к наклепу, результатом чего является высокая энергоемкость процесса резания, приводящая к увеличенным нагрузкам на двигатель станка, низкая точность формы деталей и пониженная стойкость инструмента.In modern engineering, requirements for the quality of steels and alloys have substantially increased. Materials with special properties, including hard-to-work materials, in particular stainless and heat-resistant, are finding wider application. The main problem in the processing of such steels and alloys is their high tendency to hardening, which results in a high energy consumption of the cutting process, which leads to increased loads on the machine engine, low accuracy of the shape of the parts and reduced tool life.
Известен способ обработки [патент СССР №1274852, кл. В23В 1/00, опубл. 07.12.1986], при котором опережающее деформирование осуществляется коническим роликом по поверхности резания, нагруженным осевыми и радиальными силами. Недостатком данного способа является неполное предварительное упрочнение срезаемого слоя металла по длине режущей кромки, приводящее к увеличенным нагрузкам на двигатель станка в результате повышенных энергозатрат и снижению стойкости режущего инструмента, а также формирование напряжений сдвига, создающих погрешности формы деталей.A known processing method [USSR patent No. 1274852, class.
Известен способ обработки [патент СССР №1634365, кл. В23В 1/00, опубл. 15.02.1991], при котором схема обработки с опережающим деформированием решается применением комбинированного инструмента на одной державке. Недостатком данного способа является несимметричное нагружение, приводящее к погрешностям формы деталей, и повышенный нагрев инструмента вследствие наличия трения скольжения, приводящий к снижению его стойкости.A known processing method [USSR patent No. 1634365, class.
Известен способ обработки [патент ГДР №205633, кл. В23В 1/00, В23Р 25/00, опубл. 04.01.1984], при котором предварительное деформирование осуществляется применением прижимного элемента. Недостатком данного способа является несимметричное нагружение, приводящее к погрешностям формы деталей, и увеличенная нагрузка на инструмент за счет встречных усилий деформирования, приводящая к снижению его стойкости при сопоставимой энергоемкости процесса резания.A known processing method [patent GDR No. 205633, class.
Наиболее близким по техническому уровню является способ обработки резанием с опережающим пластическим деформированием слоя металла посредством воздействия на его поверхность роликом [патент СССР №1535672, кл. В23В 1/00, опубл.The closest in technical level is the method of processing by cutting with advanced plastic deformation of the metal layer by applying a roller to its surface [USSR patent No. 1535672, cl.
15.01.1990]. Недостатком данного способа является несимметричное нагружение детали деформирующим роликом, приводящее к повышенным погрешностям формы деталей, а также неполное предварительное упрочнение срезаемого слоя металла, приводящее к неравномерности нагрузки на резец по длине режущей кромки, в результате чего снижается стойкость режущего инструмента и не происходит сокращения энергозатрат, что вызывает повышенную нагрузку на двигатель станка.01/15/1990]. The disadvantage of this method is the asymmetric loading of the part with a deforming roller, which leads to increased errors in the shape of the parts, as well as incomplete preliminary hardening of the cut metal layer, which leads to uneven load on the cutter along the length of the cutting edge, which reduces the resistance of the cutting tool and does not reduce energy consumption, which causes an increased load on the machine engine.
Таким образом, известные способы обработки деталей резанием с опережающим пластическим деформированием не позволяют обеспечить высокую точность формы деталей, нормальную стойкость инструмента и приемлемую энергоемкость процесса резания, определяющую нормальную нагрузку на двигатель станка.Thus, the known methods of processing parts by cutting with advanced plastic deformation do not allow for high accuracy in the shape of the parts, normal tool life and acceptable energy consumption of the cutting process, which determines the normal load on the machine engine.
В условиях повышенных требований к качеству изделий важной задачей является создание нового способа обработки, который обеспечил бы высокую точность формы деталей, нормальную стойкость инструмента и приемлемую энергоемкость процесса резания, определяющую нормальную нагрузку на двигатель станка, в широком диапазоне значений снимаемого припуска.In the face of increased demands on product quality, an important task is to create a new processing method that would ensure high accuracy of the part shape, normal tool life and acceptable energy consumption of the cutting process, which determines the normal load on the machine engine, in a wide range of removable stock.
Техническим результатом является создание нового способа обработки деталей резанием с опережающим пластическим деформированием с целью снижения энергоемкости процесса резания, определяющей нормальную нагрузку на двигатель станка, а также повышения стойкости инструмента и улучшения формы поверхности.The technical result is the creation of a new method of processing parts by cutting with advanced plastic deformation in order to reduce the energy consumption of the cutting process, which determines the normal load on the machine engine, as well as to increase tool life and improve surface shape.
Технический результат достигается тем, что в способе обработки резанием с опережающим пластическим деформированием слоя металла посредством воздействия на его поверхность роликом указанное воздействие осуществляют за счет создания роликом равного по величине и противоположного по направлению усилия деформирования в двух диаметрально расположенных участках детали с последующим снятием припуска, величину которого определяют по зависимости:The technical result is achieved by the fact that in the method of cutting with advanced plastic deformation of the metal layer by acting on the surface of the roller with the roller, this effect is achieved by creating a roller of equal magnitude and opposite in direction of the deformation force in two diametrically located parts of the part with subsequent removal of the allowance, the value which is determined by the dependence:
t≤hсм+hн,t≤h cm + h n ,
где t - снимаемый припуск, мм;where t is the removed allowance, mm;
hсм - глубина смятия, мм;h cm - crushing depth, mm;
hн - глубина наклепанного слоя, мм.h n - the depth of the riveted layer, mm
На фиг.1 показана схема обработки, по которой реализуется данный способ, на фиг.2 - зависимость мощности резания от глубины деформированного слоя, на фиг.3 - зависимость радиального биения после обкатки от глубины деформированного слоя, на фиг.4 - зависимость конусности от глубины деформированного слоя, на фиг.5 - зависимость усилий на резце от глубины деформированного слоя.Figure 1 shows the processing scheme by which this method is implemented, figure 2 shows the dependence of cutting power on the depth of the deformed layer, figure 3 shows the dependence of radial runout after running on the depth of the deformed layer, figure 4 shows the dependence of taper on the depth of the deformed layer, in Fig.5 - the dependence of the efforts on the cutter on the depth of the deformed layer.
Предлагаемый способ реализуется при опережающем деформировании обрабатываемой поверхности 1 заготовки 2 роликами 3, расположенными оппозитно в плоскости 4 с приложением равного по величине и противоположного по направлению усилия деформирования, и последующем срезании слоя металла резцом 5. При этом величина снимаемого припуска назначается следующим образом:The proposed method is implemented with advanced deformation of the
t≤hсм+hн, (1)t≤h cm + h n , (1)
где t - снимаемый припуск, мм;where t is the removed allowance, mm;
hсм - глубина смятия, мм;h cm - crushing depth, mm;
hн - глубина наклепанного слоя, мм.h n - the depth of the riveted layer, mm
Обработка по предлагаемому способу посредством воздействия роликом в двух диаметрально расположенных участках детали равным по величине встречным усилием деформирования позволяет существенно сократить затраты энергии по сравнению с прототипом при равной глубине деформированного слоя. Радиальные силы, составляющие значительную часть (около 70%) силового воздействия, взаимно компенсируются, и силовая установка станка нагружается только тангенциальными и осевыми силами.The processing according to the proposed method by exposing a roller in two diametrically located parts of the part with an equal in magnitude counter-force of deformation can significantly reduce energy costs compared with the prototype with an equal depth of the deformed layer. The radial forces, which make up a significant part (about 70%) of the force, are mutually compensated, and the power plant of the machine is loaded only with tangential and axial forces.
В результате опережающего деформирования по предложенному способу в упрочненном слое металла накапливается избыточная внутренняя энергия. При воздействии на упрочненный слой резцом необходимая энергия для разрушения металла в этом случае уменьшается на величину запасенной внутренней энергии. В результате снижается нагрузка на режущий инструмент и вследствие этого повышается его стойкость.As a result of accelerated deformation according to the proposed method, excess internal energy is accumulated in the hardened metal layer. When exposed to the hardened layer with a cutter, the necessary energy for the destruction of the metal in this case decreases by the amount of stored internal energy. As a result, the load on the cutting tool is reduced and, as a result, its resistance is increased.
Воздействие роликом в двух диаметрально расположенных участках детали равным по величине встречным усилием деформирования позволяет уменьшить радиальное биение исходной заготовки непосредственно перед снятием припуска, что значительно увеличивает равномерность нагрузки на режущий инструмент и, соответственно, повышает его стойкость.The impact of the roller in two diametrically located parts of the part with an equal opposite deformation force allows to reduce the radial runout of the original workpiece immediately before removing the allowance, which significantly increases the uniformity of the load on the cutting tool and, accordingly, increases its durability.
Кроме того, при указанном воздействии деформирующие ролики выполняют функцию подвижной опоры, что уменьшает величину прогиба под действием сил резания и вследствие этого уменьшает погрешности формы детали.In addition, with the indicated effect, the deforming rollers perform the function of a movable support, which reduces the amount of deflection under the action of cutting forces and, as a result, reduces the shape errors of the part.
Соблюдение условия (1) необходимо исходя из следующих соображений. Стали аустенитного класса характеризуются высокой склонностью к наклепу и поэтому физико-механические свойства деформированного и недеформированного слоев металла различаются очень существенно. Для обеспечения возможности реализации поставленной цели необходимо обеспечить относительно равномерную нагрузку на резец по длине режущей кромки. Это возможно лишь в том случае, если глубина резания не превысит глубину наклепанного слоя:Compliance with condition (1) is necessary based on the following considerations. Austenitic class steels are characterized by a high tendency to hardening, and therefore the physicomechanical properties of the deformed and undeformed metal layers differ very significantly. To ensure the possibility of achieving this goal, it is necessary to ensure a relatively uniform load on the cutter along the length of the cutting edge. This is only possible if the cutting depth does not exceed the depth of the riveted layer:
t'≤hн, (2)t'≤h n , (2)
где t' - глубина резания, мм;where t 'is the depth of cut, mm;
hн - глубина наклепанного слоя, мм.h n - the depth of the riveted layer, mm
При воздействии на заготовку роликом происходит уменьшение ее диаметра вследствие смятия выступов микронеровностей и уплотнения дислокации на величину 2·hсм, где hсм - глубина смятия, мм.When a workpiece is exposed to a roller, its diameter decreases due to crushing of microroughness protrusions and compaction of the dislocation by a value of 2 · h cm , where h cm is the crushing depth, mm.
Таким образом, минимальный припуск на обработку складывается из глубины смятия и глубины наклепанного слоя (1). При соблюдении этого условия стойкость инструмента возрастает.Thus, the minimum machining allowance consists of the depth of crushing and the depth of the riveted layer (1). Under this condition, the tool life increases.
Реализация заявляемого способа осуществляется по следующим этапам.The implementation of the proposed method is carried out in the following steps.
Назначается необходимая величина снимаемого припуска на данной операции.The necessary size of the removed allowance for this operation is assigned.
Определяется шероховатость исходной поверхности по Rz. Для инженерных расчетов условно принимается:The roughness of the initial surface is determined by Rz. For engineering calculations, it is conventionally accepted:
hсм=0,5·Rz, (3)h cm = 0.5 · Rz, (3)
где hсм - глубина смятия, мм;where h cm is the depth of collapse, mm;
Rz - шероховатость поверхности, мм.Rz is the surface roughness, mm.
Из формулы (1) определяется необходимая глубина наклепанного слоя:From the formula (1), the required depth of the riveted layer is determined:
hн≥t-hсм,h n ≥th cm
где t - снимаемый припуск, мм;where t is the removed allowance, mm;
hсм - глубина смятия, мм;h cm - crushing depth, mm;
hн - глубина наклепанного слоя, мм.h n - the depth of the riveted layer, mm
По известным зависимостям определятся необходимое деформирующее усилие, и производится проверка нагрузки на силовую установку станка. В случае необходимости уменьшается величина снимаемого припуска.According to known dependencies, the necessary deforming force is determined, and the load on the power plant of the machine is checked. If necessary, the size of the removed allowance is reduced.
Резец устанавливается на снятие назначенного припуска.The cutter is installed to remove the assigned allowance.
Деформирующие ролики нагружаются необходимым усилием, и осуществляется комбинированная обработка резанием с опережающим пластическим деформированием, приводящая к снижению энергоемкости процесса, а также повышению стойкости инструмента и улучшению формы поверхности.The deforming rollers are loaded with the necessary force, and combined cutting is carried out with advanced plastic deformation, which leads to a decrease in the energy intensity of the process, as well as an increase in tool life and improved surface shape.
Пример. Осуществляли обработку по предложенному способу партии цилиндрических деталей на токарно-винторезном станке 1М63 (материал - сталь 12Х18Н10Т, НВ 190-210, Rz 200, D=200 мм, L=400 мм). Поверхностное пластическое деформирование осуществляли неполноконтактными цилиндрическими роликами (материал - сталь ШХ15, HRC 62-64, D=52 мм, L=18 мм). Резание осуществляли проходным резцом с механическим креплением пластины ВК8 с главным углом в плане 45°. Скорость обработки составляла 80 м/мин, продольная подача 0,4 мм/об. Обработка велась в диапазоне значений снимаемого припуска от 0,1 до 1,5 мм на сторону.Example. The batch of cylindrical parts was processed using the proposed method on a 1M63 turning screw cutting machine (material - steel 12X18H10T, HB 190-210,
Результаты обработки по предложенному способу оценивали путем измерений геометрических параметров деталей и усилий на резце по методу естественной термопары.The processing results of the proposed method were evaluated by measuring the geometric parameters of the parts and the efforts on the cutter according to the method of natural thermocouple.
Результаты исследований показали, что энергоемкость процесса по сравнению с прототипом снизилась на 40% (фиг.2, табл.), что характеризует снижение нагрузки на двигатель станка; уменьшилась нагрузка на резец на 40% (фиг.5, табл.) и ее неравномерность (фиг.3, табл.), что характеризует увеличение его стойкости; а также улучшилась форма поверхностей деталей (фиг.4, табл.).The research results showed that the energy intensity of the process compared to the prototype decreased by 40% (figure 2, table.), Which characterizes the reduction in the load on the machine engine; the load on the cutter decreased by 40% (Fig. 5, table) and its unevenness (Fig. 3, table), which characterizes an increase in its resistance; and also improved the shape of the surfaces of the parts (figure 4, table.).
Кроме того, предлагаемый способ позволяет достичь снижения себестоимости производства за счет сокращения затрат на потребляемую энергию. Предлагаемая схема обработки за счет указанных факторов позволяет снизить нагрузку на двигатель и рабочие органы станка, что сокращает его износ. Опережающее пластическое деформирование благотворно сказывается на качестве поверхностного слоя после обработки: улучшается микрогеометрия, уплотняется структура и несколько увеличивается микротвердость, что повышает эксплуатационные характеристики деталей.In addition, the proposed method allows to achieve a reduction in production costs by reducing the cost of energy consumed. The proposed processing scheme due to these factors allows to reduce the load on the engine and the working parts of the machine, which reduces its wear. Advanced plastic deformation has a beneficial effect on the quality of the surface layer after processing: microgeometry improves, the structure becomes denser and microhardness increases slightly, which increases the operational characteristics of the parts.
Claims (1)
t≤hcм+hн, где
t - снимаемый припуск, мм;
hсм - глубина смятия, мм;
hн - глубина наклепанного слоя, мм. A method of processing by cutting with advanced plastic deformation of a metal layer by exposing it to a surface with a roller, characterized in that the said effect is achieved by creating an equal in size and opposite in direction direction of deformation force in two diametrically located parts of the part with subsequent removal of the allowance, the value of which is determined according to
t≤h cm + h n , where
t - removable allowance, mm;
h cm - crushing depth, mm;
h n - the depth of the riveted layer, mm
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009111702/02A RU2399460C1 (en) | 2009-03-30 | 2009-03-30 | Method for parts processing by cutting with anticipatory plastic deformation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009111702/02A RU2399460C1 (en) | 2009-03-30 | 2009-03-30 | Method for parts processing by cutting with anticipatory plastic deformation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2399460C1 true RU2399460C1 (en) | 2010-09-20 |
Family
ID=42939059
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009111702/02A RU2399460C1 (en) | 2009-03-30 | 2009-03-30 | Method for parts processing by cutting with anticipatory plastic deformation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2399460C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2643022C1 (en) * | 2017-03-16 | 2018-01-29 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" | Method of machining a titanium alloy billet |
CN110293372A (en) * | 2019-06-20 | 2019-10-01 | 苏州真懿精密器械有限公司 | Machine-tooled method for long line footpath than the polygon product of thin-walled parts |
-
2009
- 2009-03-30 RU RU2009111702/02A patent/RU2399460C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2643022C1 (en) * | 2017-03-16 | 2018-01-29 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" | Method of machining a titanium alloy billet |
CN110293372A (en) * | 2019-06-20 | 2019-10-01 | 苏州真懿精密器械有限公司 | Machine-tooled method for long line footpath than the polygon product of thin-walled parts |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9229442B2 (en) | In-process compensation of machining operation and machine arrangement | |
WO2013038024A1 (en) | Method and device for finishing workpieces | |
RU2399460C1 (en) | Method for parts processing by cutting with anticipatory plastic deformation | |
CA2884221C (en) | Improvement to the surface quality of main and pin bearings on stainless steel crankshafts | |
RU2740068C1 (en) | Method of milling grooves in thin-walled parts | |
Günay | Investigation of the effects on screw thread of infeed angle during external threading | |
RU2645827C2 (en) | Method of slot milling in thin-walled details | |
Hadi et al. | Investigation on wear behavior and chip formation during up-milling and down-milling operations for Inconel 718 | |
Cherguy et al. | Effect of abrasive grains size on surface integrity during belt finishing of a 27MnCr5 carburized steel | |
Dhiman et al. | Machining behavior of AlSI 1018 steel during turning | |
CN108380902B (en) | The hard Vehicle Processing technique of wind-powered turntable bearing raceway | |
JP2005288456A (en) | Form-rolling die | |
RU2629417C1 (en) | Deforming tool of rotational drawing of axial-symmetric shells of high-carbon and alloyed steels | |
RU2357817C1 (en) | Method of fabricating movable mandrels of continuous tube-rolling mill | |
RU2554142C1 (en) | Method of turning of caprolon blanks | |
Klimenko et al. | Wear and life of tools with inserts from cBN-based polycrystalline Superhard materials in the finish turning of hardened steels at heavy feeds | |
RU111052U1 (en) | DEVICE FOR COMBINED CUTTING AND SURFACE PLASTIC DEFORMATION WITH REGULATED ROLLING ROLLING EFFORT | |
RU2716329C1 (en) | Method of hardening of hard-alloy tool | |
Pantazopoulos et al. | Accelerated carbide tool wear failure during machining of hot work hardened tool steel: A case study | |
RU2643022C1 (en) | Method of machining a titanium alloy billet | |
RU153264U1 (en) | DEVICE FOR CHAMBING TUBE ENDS | |
RU2483860C2 (en) | Method of chamfering | |
RU2673896C1 (en) | Tool roller | |
US20220324038A1 (en) | Milling tool | |
Labuda | The influence of cutting parameters on cutting forces and surface roughness |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110331 |