RU2658559C1 - Способ определения оптимальной скорости резания - Google Patents

Способ определения оптимальной скорости резания Download PDF

Info

Publication number
RU2658559C1
RU2658559C1 RU2017119585A RU2017119585A RU2658559C1 RU 2658559 C1 RU2658559 C1 RU 2658559C1 RU 2017119585 A RU2017119585 A RU 2017119585A RU 2017119585 A RU2017119585 A RU 2017119585A RU 2658559 C1 RU2658559 C1 RU 2658559C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cutting
temperature
cutting speed
chip
determining
Prior art date
Application number
RU2017119585A
Other languages
English (en)
Inventor
Евгений Владимирович Артамонов
Дмитрий Вячеславович Васильев
Михаил Олегович Чернышов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тюменский индустриальный университет" (ТИУ)
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тюменский индустриальный университет" (ТИУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тюменский индустриальный университет" (ТИУ)
Priority to RU2017119585A priority Critical patent/RU2658559C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2658559C1 publication Critical patent/RU2658559C1/ru

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B1/00—Methods for turning or working essentially requiring the use of turning-machines; Use of auxiliary equipment in connection with such methods

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Turning (AREA)

Abstract

Способ относится к обработке жаропрочных сплавов на никелевой основе твердосплавным инструментом. По результатам кратковременных испытаний определяют температуру резания, при которой происходит изменение коэффициента сплошности стружки. На графике зависимости температуры резания от скорости резания по этой температуре определяют оптимальную скорость резания. Достигается сокращение трудоемкости определения оптимальной скорости резания. 2 ил., 1 табл.

Description

Изобретение относится к обработке металлов резанием, а именно к способам определения оптимальной скорости резания, обеспечивающей минимальную интенсивность износа и максимальную работоспособность твердосплавного режущего инструмента, и может быть использовано для назначения режимов резания при лезвийной механической обработке углеродистых и легированных сталей, жаропрочных сплавов и других металлов и сплавов в различных отраслях машиностроения.
Известны способы определения оптимальной скорости резания по графикам зависимостей различных параметров от скорости резания [А.с. СССР №841779, МКИ 3 В23В 1/00, А.с. СССР №1021519, МКИ 3 В23В 1/00, А.с. СССР №1155361, МКИ 4 В23В 1/00, Пат. РФ №2173611, МПК 7 В23В 1/00,]. Недостатком известных способов является остановка процесса резания для промежуточных измерений и применение дополнительных контролирующих приборов, приспособлений и методик.
Известен способ определения оптимальных скоростей резания для твердосплавного инструмента с использованием графика зависимости температуры резания при различных скоростях резания Θ=f(V) и температуры провала пластичности Θ пп, полученных по результатам стандартных кратковременных испытаний образцов из обрабатываемого материала в широком диапазоне температур [А.с. СССР №570455, МКИ 2 В23В 1/00].
Недостатком указанного способа является необходимость проведения сравнительно длительных измерений пластичности в широком диапазоне температур.
Известен способ определения оптимальной скорости резания для твердосплавного инструмента [А.с. СССР №770661, МКИ 3 В23В 1/00, 15.10.80], заключающийся в том, что по результатам стандартных кратковременных испытаний образцов из обрабатываемого материала определяют температуру, при которой происходит изменение "температурного коэффициента" твердости обрабатываемого материала. С помощью кратковременных температурных испытаний находят зависимость температуры резания от скорости резания θ=f(V). По температуре, при которой происходит изменение "температурного коэффициента" твердости обрабатываемого материала на графике θ=f(V), определяют значение оптимальной скорости резания.
Однако трудоемкость указанного способа высока ввиду необходимости проведения кратковременных температурных испытаний для каждого нового обрабатываемого материала.
Наиболее близким по технической сущности является известный способ определения оптимальных скоростей резания для твердосплавного инструмента [Пат. РФ №2535839, МПК В23В 1/00, 20.10.2014], где по результатам кратковременных испытаний определяют температуру резания, при которой происходит изменение вида стружки из сливной в элементную. На графике зависимости температуры резания от скорости резания по этой температуре определяют оптимальную скорость резания.
Однако указанный способ не пригоден для определения оптимальных скоростей резания пластичных жаропрочных, жаростойких и коррозионно-стойких сталей и сплавов. При обработке таких материалов довольно сложно получить ярко выраженное изменение вида стружки из сливной в элементную, вид стружки визуально не меняется. А с применением смазывающих охлаждающих средств (СОС) сложно точно определить температуру резания.
Предлагаемое изобретение решает задачу снижения затрачиваемых станко-часов и сокращения трудоемкости при определении оптимальной скорости резания пластичных жаропрочных, жаростойких и коррозионно-стойких сталей и сплавов на основе стандартных кратковременных испытаний как с применением СОС, так и без его применения.
Техническим результатом изобретения является снижение затрачиваемых станко-часов и трудоемкости способа, определения оптимальной скорости резания.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе определения оптимальной скорости резания при обработке жаропрочных сплавов на никелевой основе для твердосплавного инструмента, включающем определение зависимости температуры резания от скорости резания по результатам кратковременных испытаний с построением графика этой зависимости, определяют температуру резания, при которой происходит изменение коэффициента сплошности стружки с 1 до 0,5 по результатам кратковременных стандартных испытаний при резании и на графике зависимости температуры резания от скорости резания определяют оптимальную скорость резания, при которой происходит изменение коэффициента сплошности стружки с 1 до 0,5.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в способе определения оптимальной скорости резания для твердосплавного инструмента, включающем кратковременные переточки обрабатываемого материала, получая различные скорости резания, а значит и температуру резания, пользуясь зависимостью нагрузки на шпиндель (окружной силы резания) от скорости резания и коэффициентом сплошности стружки можно определить оптимальную скорость резания.
Изобретение поясняется иллюстративным материалом, где на фиг. 1 изображены графики зависимости нагрузки на шпиндель S1 от скорости резания V (м/мин), коэффициента сплошности kS от скорости резания V (м/мин), температуры резания θ°С от скорости резания V (м/мин), относительного износа по задней поверхности hопз (мм) от скорости резания V (м/мин).
Сущность способа заключается в следующем.
По результатам точения обрабатываемого материала и измерений температуры резания строится общий график зависимостей S1=f(V), kS=f(V), θ=f(V) (фиг. 1), который показывает диапазон температуры резания, при которой происходит изменение коэффициента сплошности стружки от 1 до 0,5 при любой подаче, эта температура резания соответствует оптимальной температуре резания, обеспечивающей минимальный износ (фиг. 1), максимальную работоспособность инструмента, по методике, определенной профессором Макаровым А.Д. [А.с. СССР №770661, МКИ 3 В23В 1/00, 15.10.80].
Пример осуществления способа
Исследование проводилось при разных режимах резания, подачи S=0,4 мм/об и разных скоростях резания. Режимные условия формировались так, чтобы охватить весь температурно-скоростной диапазон начиная с температуры 20°С и заканчивая температурой потери формоустойчивости режущего клина из ВК8 - более 1000°С. В качестве обрабатываемого материала использовалась сталь 10X11Н23Т3МР, в качестве режущего инструмента токарный резец ВК8 γ=10°, α=10°, λ=0°, φ=45°. На токарном станке VIKTOR turn II 26/32 оборудованном автоматической системой с ЧПУ FANUC Series 18i - ТВ производят точение обрабатываемого материала на проход участками по 10-15 мм, фиксируя показания нагрузки на шпиндель (окружной силы резания), пирометра, потенциометра термопары.
После каждого эксперимента происходит смена режущей пластины и полученную стружку собирают и в лаборатории определяют коэффициент сплошности стружки kS, из отношения площади сплошного слоя стружки к максимальной площади поперечного сечения стружки в этом сечении,
Figure 00000001
, где S1 - максимальная площадь поперечного сечения стружки; S2 - площадь сплошного слоя стружки, как правило, сплошной слой стружки обуславливается четкой зернистостью (фасетками) в отличие от остальной сглаженной поверхности, как показано на фиг. 2.
Пользуясь оптическими приборами, производятся фрактограммы разрушения стружки, изображения которых в графической вычислительной программе КОМПАС - 3D V13 делят на общий профиль стружки и профиль сплошного слоя, как показано на фиг. 2. По общему контуру и контуру сплошного слоя стружки наносится сплошная линия, далее в этой же программе производится измерение площадей стружки и расчет коэффициента сплошности.
Полезность фрактограммы определяется той информацией, которая может быть получена при ее изучении. По фрактограмме можно судить об условиях нагружения, влиянии температуры и внешней среды, очаге разрушения и процессе роста трещины до окончательного разрушения.
По результатам эксперимента строится общий графики зависимостей нагрузки на шпиндель, коэффициента сплошности kS и температуры резания θ, относительного износа по задней поверхности hопз от скорости резания V (фиг. 1).
Анализ данных, полученных при эксперименте, позволил выявить общую закономерность изменения коэффициента сплошности стружки в зависимости от температурного диапазона (табл. 1):
Температурный диапазон от 20°С до 300°С - коэффициент сплошности стружки 0,4 - стружка элементная;
Температурный диапазон от 400°С до 500°С - коэффициент сплошности стружки 0,8 - стружка суставчатая;
Температурный диапазон от 600°С до 700°С - коэффициент сплошности стружки 1 - стружка сливная;
Температурный диапазон от 700°С до 800°С - коэффициент сплошности стружки 0,8 - стружка суставчатая;
Температурный диапазон от 800°С до 900°С - коэффициент сплошности стружки 0,4 - стружка элементная.
По результатам точения обрабатываемого материала и измерений температуры резания необходимо стремиться к той температуре, при которой коэффициент сплошности стружки меняет свое значение от 1 (точка 1, фиг. 1) резко снижается до 0,5 (точка 2, фиг. 1), эта температура резания - в диапазоне от 730°-820°С, а оптимальная скорость резания будет равна скоростному диапазону 50-60 м/мин.
Для сравнения можно привести данные, полученные при длительных стойкостных исследованиях.
При точении стали 10Х11Н23Т3МР минимум интенсивности износа резца ВК8 наблюдается при температуре резания 730-820°С и скорости резания 50-60 м/мин.
Таким образом, наглядно видно практическое соответствие оптимальной температуры резания температуре, при которой коэффициент сплошности стружки меняет свое значение от 1 резко снижается до 0,5 стружка из сливной переходит в элементную.
Применение предлагаемого способа определения оптимальной скорости резания позволяет сократить станко-часы и трудоемкость определения оптимальной скорости резания, расход обрабатываемого материала, так как эксперимент можно проводить в заводских условиях на реальных деталях.
Figure 00000002

Claims (1)

  1. Способ определения оптимальной скорости резания при обработке жаропрочных сплавов на никелевой основе для твердосплавного инструмента, включающий определение зависимости температуры резания от скорости резания по результатам кратковременных испытаний с построением графической зависимости температуры от скорости резания, отличающийся тем, что по результатам упомянутых испытаний определяют температуру резания, при которой происходит снижение коэффициента сплошности стружки от 1 до 0,5, и по этой температуре на построенной графической зависимости определяют оптимальную скорость резания.
RU2017119585A 2017-06-05 2017-06-05 Способ определения оптимальной скорости резания RU2658559C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017119585A RU2658559C1 (ru) 2017-06-05 2017-06-05 Способ определения оптимальной скорости резания

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017119585A RU2658559C1 (ru) 2017-06-05 2017-06-05 Способ определения оптимальной скорости резания

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2658559C1 true RU2658559C1 (ru) 2018-06-21

Family

ID=62713593

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017119585A RU2658559C1 (ru) 2017-06-05 2017-06-05 Способ определения оптимальной скорости резания

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2658559C1 (ru)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU511144A1 (ru) * 1974-01-07 1976-04-25 Институт сверхтвердых материалов АН УССР Способ определени оптимальной скорости резани
RU2088379C1 (ru) * 1995-03-06 1997-08-27 Костромской государственный технологический университет Способ управления обработкой резанием
US5689062A (en) * 1996-01-11 1997-11-18 University Of Kentucky Research Foundation Method of assessing tool-life in grooved tools
RU2173611C2 (ru) * 1999-10-12 2001-09-20 Тюменский государственный нефтегазовый университет Способ определения оптимальной скорости резания твердосплавными инструментами
RU2535839C2 (ru) * 2013-03-26 2014-12-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" (ТюмГНГУ) Способ определения оптимальной скорости резания

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU511144A1 (ru) * 1974-01-07 1976-04-25 Институт сверхтвердых материалов АН УССР Способ определени оптимальной скорости резани
RU2088379C1 (ru) * 1995-03-06 1997-08-27 Костромской государственный технологический университет Способ управления обработкой резанием
US5689062A (en) * 1996-01-11 1997-11-18 University Of Kentucky Research Foundation Method of assessing tool-life in grooved tools
RU2173611C2 (ru) * 1999-10-12 2001-09-20 Тюменский государственный нефтегазовый университет Способ определения оптимальной скорости резания твердосплавными инструментами
RU2535839C2 (ru) * 2013-03-26 2014-12-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" (ТюмГНГУ) Способ определения оптимальной скорости резания

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Khidhir et al. Analyzing the effect of cutting parameters on surface roughness and tool wear when machining nickel based Hastelloy–276
Kwong et al. Minor cutting edge–workpiece interactions in drilling of an advanced nickel-based superalloy
Telrandhe et al. Effect of microstructure and cutting speed on machining behavior of Ti6Al4V alloy
Satyanarayana et al. Optimized high speed turning on Inconel 718 using Taguchi method based Grey relational analysis
Kaçal et al. High speed hard turning of AISI S1 (60WCrV8) cold work tool steel
Sulaiman et al. Dry milling machining: optimization of cutting parameters affecting surface roughness of Aluminum 6061 using the Taguchi method
RU2658559C1 (ru) Способ определения оптимальной скорости резания
Singh et al. Study of cutting parameters on turning using EN9
Şahinoğlu et al. Analysis of surface roughness, sound level, vibration and current when machining AISI 1040 steel
RU2535839C2 (ru) Способ определения оптимальной скорости резания
Abou-El-Hossein et al. Investigation on the use of cutting temperature and tool wear in the turning of mild steel bars
Isa et al. Experimental investigation of cutting parameters effect on surface roughness during wet and dry turning of low carbon steel material
Lakić et al. Possibilities of application of high pressure jet assisted machining in hard turning with carbide tools
Dyl The burnishing process of the stainless steel in aspect of the reduction roughness and surface hardening
Parmar et al. Experimental investigation of tool life and surface roughness during CNC turning using single point cutting tool
Khleif et al. Investigation of Effecting Parameters in a Turning Operation
Molenda The experimental investigation of surface roughness after dry turning of steel S235
Misirli et al. The effects on surface roughness of parameters in machining
Yousefi et al. The variations of dimensional accuracy in dry hard turning operation
Nallagangula et al. Surface Integrity Study of Ti-Alloy using Optimal Cutting Speed
Prasad et al. Optimization of turning parameters for Magnesium Silicon Carbide using TOPSIS method
Olejárová et al. Measuring the Size of Vibrations on a Mill Using the Vibration Analysis
Kuczmaszewski et al. of article:„Analiza sił skrawania przy frezowaniu współbieżnym i przeciwbieżnym odlewniczego stopu aluminium EN AC
Haddag Metals machining—Recent advances in experimental and modeling of the cutting process
Salem et al. An expeirmental investigation for the effect of surface grinding parameters on the produced sureface roughness

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190606