RU2736129C1 - Method of billet processing on metal cutting machine - Google Patents
Method of billet processing on metal cutting machine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2736129C1 RU2736129C1 RU2019133103A RU2019133103A RU2736129C1 RU 2736129 C1 RU2736129 C1 RU 2736129C1 RU 2019133103 A RU2019133103 A RU 2019133103A RU 2019133103 A RU2019133103 A RU 2019133103A RU 2736129 C1 RU2736129 C1 RU 2736129C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- machine
- values
- frequency
- plane
- processing
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B25/00—Accessories or auxiliary equipment for turning-machines
- B23B25/06—Measuring, gauging, or adjusting equipment on turning-machines for setting-on, feeding, controlling, or monitoring the cutting tools or work
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q15/00—Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Turning (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемый способ относится к области машиностроения и может быть использован при эксплуатации токарных, фрезерных и им подобных металлорежущих станков.The proposed method relates to the field of mechanical engineering and can be used in the operation of turning, milling and similar metal-cutting machines.
В настоящее время широко известны различные способы обработки металлов резанием, когда специальным инструментом создают изделие требуемой формы путем снятия стружки. Простейший вариант такой обработки − это обработка вручную (www. telenir.net Слесарные работы/Работы по металлу). В этом случае инструмент удерживается руками рабочего и с помощью этих рук совершает движение относительно заготовки. Главным показателем качества обработки при этом является точность формообразования изделия, и настройка на обработку выражается в выборе инструмента и закреплении заготовки изделия в установочном приспособлении. At present, various methods of metal cutting by cutting are widely known, when a product of the required shape is created with a special tool by removing chips. The simplest way to do this is by hand (www.telenir.net Locksmith / Metalwork). In this case, the tool is held by the hands of the worker and with the help of these hands it moves relative to the workpiece. The main indicator of the quality of processing in this case is the accuracy of the shaping of the product, and the adjustment for processing is expressed in the choice of the tool and fixing the workpiece in the setting device.
Ручная обработка крайне непроизводительна и имеет весьма ограниченные технологические возможности. Более широкими технологическими возможностями обладает обработка на металлорежущих станках – машинах, обеспечивающих механизированное движение инструмента и заготовки относительно друг друга с помощью электро- или гидроприводов.Manual processing is extremely unproductive and has very limited technological capabilities. Machining on metal-cutting machines - machines that provide mechanized movement of the tool and the workpiece relative to each other using electric or hydraulic drives - has wider technological capabilities.
Всякий станок типа токарного или фрезерного имеет механизм подачи с приводом и исполнительным органом, совершающим поступательное движение, и шпиндель, также имеющий привод, но совершающий вращательное движение. При обработке на токарных станках исполнительный орган механизма подачи – суппорт с резцом; на фрезерных станках – стол с приспособлением. Шпиндель имеется у того и другого, только на токарных станках в нем закрепляют заготовку, а на фрезерных – фрезу.Any machine of the lathe or milling type has a feed mechanism with a drive and an actuator making a translational movement, and a spindle, which also has a drive, but makes a rotational movement. When machining on lathes, the actuator of the feed mechanism is a support with a cutter; on milling machines - a table with a device. Both have a spindle, only on lathes they fix the workpiece in it, and on milling machines - a milling cutter.
Обработка на станке, как правило, включает в себя придание исполнительному органу механизма подачи станка поступательного движения со скоростью S и шпинделю станка – вращательного движения с частотой вращения n, обусловленных требуемой производительностью и приемлемой стойкостью режущего инструмента («Г.И. Грановский, В.Г. Грановский. Резание металлов. М.: Высшая школа, 1985, стр.10−11»). Однако, исходя из требуемой производительности обработки и приемлемой стойкости инструмента, в процессе работы станка можно столкнуться с явлением резонанса. Резонанс обычно возникает, если частота собственных колебаний технологической системы станка ТСС (о ТСС см., например, книгу: М.П. Журавлев. Исследование и испытание технологических систем. Екатеринбург: УрФУ, 2017) совпадает с частотой вынужденных колебаний , действующих на ТСС при резании. Но частота , как показывает опыт эксплуатации станков, существенно зависит от n и S, поэтому, придавая последним при настройке станка значения, не учитывающие возможность резонанса, его и можно вызвать. В результате ухудшается качество обработки изделия, снижаются стойкость инструмента и долговечность станка.Machining on the machine, as a rule, includes giving the actuator of the machine feed mechanism a translational motion at a speed S and the machine spindle - a rotary motion with a rotational speed n , due to the required productivity and acceptable durability of the cutting tool (“G.I. Granovsky, V. G. Granovsky. Metal cutting. M .: Higher school, 1985, pp. 10−11 "). However, based on the required processing productivity and acceptable tool life, during the operation of the machine, you can encounter the phenomenon of resonance. Resonance usually occurs when the natural frequency technological system of the TSS machine tool (about TSS see, for example, the book: M.P. Zhuravlev. Research and testing of technological systems. Yekaterinburg: UrFU, 2017) coincides with the frequency of forced oscillations acting on the TCC during cutting. But the frequency , as experience in the operation of machine tools shows, significantly depends on n and S, therefore, giving the latter when setting up the machine values that do not take into account the possibility of resonance, it can be called. As a result, the quality of processing of the product deteriorates, tool life and longevity of the machine decrease.
Проблемой, решаемой предлагаемым способом, является недостаточная виброзащищенность прототипа и предотвращение (или, по крайней мере, снижение вероятности) резонанса при работе станка, что будет способствовать повышению качества обработки изделий, увеличению периода стойкости инструмента и продлению времени безотказной эксплуатации станка.The problem solved by the proposed method is the insufficient vibration protection of the prototype and the prevention (or at least a decrease in the likelihood) of resonance during the operation of the machine, which will improve the quality of processing products, increase the tool life and extend the time of the machine's trouble-free operation.
Технически решение указанной проблемы обеспечивается за счет того, что способ обработки заготовки на металлорежущем станке, включающий придание исполнительному органу механизма подачи станка поступательного движения с заданной скоростью и шпинделю станка вращательного движения с заданной частотой вращения , отличающийся тем, что предварительно устанавливают численное значение частоты собственных колебаний технологической системы станка и численные значения частот вынужденных колебаний, действующих на технологическую систему при всех значениях и в диапазонах соответственно от до и от до согласно паспортным характеристикам станка, при этом в декартовых координатах , принимая ось в качестве абсциссы, ось в качестве ординаты и ось в качестве аппликаты, строят графическое изображение функции в зависимости от переменных и плоскость, параллельную плоскости , с аппликатой, равной значению , и находят проекцию на плоскость линии пересечения упомянутых графического изображения функции и плоскости с аппликатой , причем скорость подачи и частоту вращения шпинделя задают из области упомянутых диапазонов значений за исключением значений, совпадающих с координатами линии упомянутой проекции.Technically, the solution to this problem is provided due to the fact that the method of processing a workpiece on a metal-cutting machine, including giving the actuator the feed mechanism of the machine tool translational motion at a given speed and the spindle of the machine of rotary motion with a given frequency of rotation , characterized in that the numerical value is preset natural vibration frequencies of the machine tool technological system and numerical values frequencies of forced vibrations acting on the technological system at all values and in ranges respectively from before and from before according to the passport characteristics of the machine, while in Cartesian coordinates taking axis as abscissa, axis as ordinate and axis as applicates, graph function depending on variables and a plane parallel to the plane , with applicate equal to the value , and find the projection onto the plane lines of intersection of the mentioned graphic function and planes with applicate , and the feed rate and spindle speed set from the area of the mentioned ranges of values, except for the values coinciding with the coordinates of the line of the said projection.
На фиг. 1 – 3 показаны иллюстрации приемов, составляющих предлагаемый способ. На фиг. 1 – пример построения графика функции = F(n,s) , на фиг. 2 – изображение на нем плоскости с аппликатой , на фиг. 3 – проекция линии пересечения графика с плоскостью .FIG. 1 - 3 show illustrations of the techniques that make up the proposed method. FIG. 1 - example of plotting a function = F (n, s) , in Fig. 2 - the image of the plane on it with applicate , in FIG. 3 - projection of the line of intersection of the chart with plane ...
Способ осуществляют следующим образом. На станке, используемом для изготовления требуемой детали, закрепляют режущий инструмент и заготовку. Затем известными методами (например, описанными в книге «Проектирование металлорежущих станков и станочных систем. В 3-х томах. Т.1: Проектирование станков/ А.С. Проников и др. М.: Машиностроение, 1994» или в книге Я.Г. Пановко Введение в теорию механических колебаний. М.: Наука, 1980) устанавливают частоту собственных колебаний полученной технологической системы. После этого по паспорту станка определяют диапазон частот вращения шпинделя станка от до и возможные промежуточные значения n в этом диапазоне: , и т.д. Аналогично, также по паспорту станка, определяют диапазон подач от до и возможные промежуточные значения S. Далее, используя экспериментальные методы (например, по числу заострений на поверхности стружки [см. «Г.И. Грановский, В.Г. Грановский. Резание металлов»]) или путем теоретического расчета (см., например, Я.Г. Пановко, Введение в теорию механических колебаний») устанавливают зависимость частот вынужденных колебаний , действующих на технологическую систему в функции от n и S. (Полученные данные могут быть систематизированы в форме таблицы). После этого, используя классические методы построения графиков (см., например, «И.М. Гельфанд и др. Функции и графики. М.: Наука, 1971»), строят график = F(n,s), где F(n,s) – функция от переменных n и S, в декартовых координатах , , , , принимая ось в качестве абсциссы, в качестве ординаты и ось в качестве аппликаты. Затем в этой же системе координат изображают плоскость с аппликатой, равной значению , параллельную плоскости , и находят линию пересечения этой плоскости с графиком = F(n,s). Далее строят проекцию полученной линии на плоскость .The method is carried out as follows. On the machine used to manufacture the required part, the cutting tool and the workpiece are fixed. Then, using well-known methods (for example, described in the book "Design of metal-cutting machine tools and machine-tool systems. In 3 volumes. Vol. 1: Design of machine tools / AS Pronikov et al. M .: Mechanical Engineering, 1994" or in the book by Ya. G. Panovko Introduction to the theory of mechanical vibrations. M .: Nauka, 1980) set the frequency of natural vibrations the resulting technological system. After that, according to the passport of the machine, the range of frequencies of rotation of the machine spindle from before and possible intermediate values of n in this range: , etc. Similarly, also according to the machine passport, determine the range of feeds from before and possible intermediate values of S. Further, using experimental methods (for example, by the number of points on the surface of the chips [see "GI Granovsky, VG Granovsky. Cutting metals"]) or by theoretical calculation (see, for example, Ya.G. Panovko , Introduction to the theory of mechanical vibrations ") establish the dependence of the frequencies of forced vibrations acting on the technological system as a function of n and S. (The data obtained can be systematized in the form of a table). After that, using classical methods of plotting graphs (see, for example, "IM Gelfand et al. Functions and graphics. M .: Nauka, 1971"), build a graph = F (n, s) , where F (n, s) is a function of the variables n and S , in Cartesian coordinates , , , taking axis as an abscissa, as ordinate and axis as applicates. Then, in the same coordinate system, a plane is depicted with an applicate equal to the value parallel to the plane , and find the line of intersection of this plane with the graph = F (n, s) . Next, build a projection of the resulting line on the plane ...
Выполнив перечисленные действия, на плоскости выбирают точку, смещенную от проекции линии пересечения, и ее координаты по осям и принимают за настроечные значения n и S. Поскольку таких точек может быть множество, из них можно выбрать такую, которой соответствуют n и S, удовлетворяющие каким-либо дополнительным требованиям. Например, требованиям к производительности обработки и стойкости режущего инструмента. Указанные требования могут быть учтены так, как это делается обычно, в частности в соответствии со «Справочником технолога-машиностроителя. В 2-х томах. Т.2, М.: Машиностроение, 1986. Стр. 261-303». Выбрав точку, смещенную от проекции линии пересечения графика = F(n,s) и плоскости с аппликатой , и определив ее координаты по осям и далее частоту вращения шпинделя станка настраивают на численное значение n, соответствующее координате по оси , а подаче придают численное значение S, соответствующее координате по оси . After completing the listed actions, on the plane select a point offset from the projection of the intersection line and its coordinates along the axes and are taken as tuning values n and S. Since there can be many such points, one can choose one of them, which corresponds to n and S , satisfying some additional requirements. For example, the requirements for processing performance and tool life. These requirements can be taken into account as it is usually done, in particular, in accordance with the “Handbook of a Technologist-Mechanical Engineer. In 2 volumes. Vol.2, M .: Mechanical engineering, 1986. Pp. 261-303 ". By selecting a point offset from the projection of the line of intersection of the graph = F (n, s) and a plane with an applicate , and determining its coordinates along the axes and then the frequency of rotation of the machine spindle is adjusted to a numerical value n corresponding to the coordinate along the axis , and the feed is given a numerical value S corresponding to the coordinate along the axis ...
Покажем применение способа на примере. Пусть имеется бесконсольный вертикально-фрезерный станок, у которого = 50 об/мин,= 3500 об/мин, = 20 мм/мин ,= 2000 мм/мин, причем n может изменяться с шагом 230, а S – с шагом 132 . В шпинделе закреплена концевая фреза с параметрами z = 10 ,= 120 мм ,38°, где z – число зубьев фрезы, D – диаметр фрезы, – угол наклона зубьев фрезы. Масса шпиндельного узла станка = 1000 кг, жесткость этого узла , масса инструмента = 5 кг , жесткость инструмента .Let us show the application of the method by an example. Let there be a consoleless vertical milling machine with = 50 rpm, = 3500 rpm, = 20 mm / min, = 2000 mm / min, where n can be changed with a step of 230, and S - with a step of 132. An end mill with parameters z = 10 is fixed in the spindle, = 120 mm, 38 °, where z is the number of teeth of the cutter, D is the diameter of the cutter, - angle of inclination of the cutter teeth. Machine spindle unit weight = 1000 kg, the rigidity of this node , tool weight = 5 kg, tool stiffness ...
Пользуясь известными соотношениями, имеющими в данном случае видUsing the well-known relations, which in this case have the form
иand
с достаточной для инженерных расчетов точностью получим частоту собственных колебаний технологической системы =65 Гц. Установим частоты вынужденных колебаний , действующих на технологическую систему, используя также известное соотношениеwith sufficient accuracy for engineering calculations, we obtain the frequency of natural vibrations of the technological system = 65 Hz. Set the frequency of forced vibrations acting on the technological system using the well-known ratio
где B – ширина фрезерования, – коэффициент жесткости системы «заготовка – приспособление». Приняв =1 на основании данных, приведенных в упоминаемом выше «Справочнике технолога-машиностроителя…», и полагая B = 80 мм, получим where B is the milling width, - coefficient of rigidity of the "workpiece - fixture" system. Having adopted = 1 on the basis of the data given in the above-mentioned "Handbook of the Technologist-Mechanical Engineer ...", and assuming B = 80 mm, we get
Построим график в координатах , и (фиг. 1). Изобразим в этих же координатах плоскость с аппликатой, равной =65 Гц и найдем линию пересечения графика F(n,s) и плоскости, соответствующей (фиг. 2). Построим проекции линии пересечения на плоскость (фиг. 3). Выберем на этой плоскости точку А, смещенную от этой проекции и определим её координаты: по оси – 1100, по оси – 600. Придадим далее полученные числовые значения n и S, соответственно, частоте вращения шпинделя станка (настроим частоту вращения шпинделя на найденную величину n) и скорости поступательного перемещения исполнительного органа (в данном случае стола) механизма подачи станка (настроим эту скорость на найденную величину S). При эксплуатации станка в рабочем режиме после такой настройки явление резонанса либо вообще будет предотвращено, либо будет маловероятно. Для обеспечения наиболее надежного предотвращения резонанса смещение точки А от проекции линии пересечения плоскости с аппликатой и графика F(n,S) целесообразно смещать примерно на 25% от расстояния этой проекции от начала координат, в которых построен график F( n,S).Let's build a graph in coordinates , and (Fig. 1). Draw in the same coordinates a plane with an applicate equal to = 65 Hz and find the line of intersection of the graph F (n, s) and the plane corresponding (Fig. 2). Construct the projection of the line of intersection on the plane (Fig. 3). Let us choose point A on this plane, offset from this projection and determine its coordinates: along the axis - 1100, along the axis - 600. Let us further assign the obtained numerical values n and S , respectively, to the frequency of rotation of the machine spindle (adjust the frequency of rotation of the spindle to the found value n ) and the speed of translational movement of the executive body (in this case, the table) of the machine feed mechanism (adjust this speed to the found value S ). When operating the machine in working mode after this setting, the resonance phenomenon will either be prevented altogether or will be unlikely. To ensure the most reliable prevention of resonance, the displacement of point A from the projection of the line of intersection of the plane with the applicate and the graph F (n, S) should be displaced by about 25% of the distance of this projection from the origin of coordinates in which the graph F ( n, S ) is plotted.
Техническим результатом предложенного способа будет повышение стойкости режущего инструмента, долговечности механизмов станка и точности производимой на нем обработки, что непосредственно следует из невозникновения резонанса.The technical result of the proposed method will be to increase the durability of the cutting tool, the durability of the machine mechanisms and the accuracy of the processing performed on it, which directly follows from the non-occurrence of resonance.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019133103A RU2736129C1 (en) | 2019-10-18 | 2019-10-18 | Method of billet processing on metal cutting machine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019133103A RU2736129C1 (en) | 2019-10-18 | 2019-10-18 | Method of billet processing on metal cutting machine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2736129C1 true RU2736129C1 (en) | 2020-11-11 |
Family
ID=73460869
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019133103A RU2736129C1 (en) | 2019-10-18 | 2019-10-18 | Method of billet processing on metal cutting machine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2736129C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1238893A1 (en) * | 1984-09-20 | 1986-06-23 | Андроповский авиационный технологический институт | Method of tuning a production process |
SU1425043A1 (en) * | 1986-10-16 | 1988-09-23 | Ростовский-На-Дону Институт Сельскохозяйственного Машиностроения | Method of controlling the accuracy of displacement |
RU2246124C1 (en) * | 2003-06-02 | 2005-02-10 | Орловский государственный технический университет (ОрелГТУ) | Method for maintaining maximum permissible processes |
RU2361701C2 (en) * | 2007-03-20 | 2009-07-20 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия" | Method for simulation control of oscillations level in technological system of precision lathe |
-
2019
- 2019-10-18 RU RU2019133103A patent/RU2736129C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1238893A1 (en) * | 1984-09-20 | 1986-06-23 | Андроповский авиационный технологический институт | Method of tuning a production process |
SU1425043A1 (en) * | 1986-10-16 | 1988-09-23 | Ростовский-На-Дону Институт Сельскохозяйственного Машиностроения | Method of controlling the accuracy of displacement |
RU2246124C1 (en) * | 2003-06-02 | 2005-02-10 | Орловский государственный технический университет (ОрелГТУ) | Method for maintaining maximum permissible processes |
RU2361701C2 (en) * | 2007-03-20 | 2009-07-20 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия" | Method for simulation control of oscillations level in technological system of precision lathe |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ГРАНОВСКИЙ Г.И. и др., Резание металлов, М., "Высшая школа", 1985, с. 154-156. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10414009B2 (en) | Machine tool and control apparatus of the machine tool | |
TW201600220A (en) | Control device for machine tool, and machine tool provided with said control device | |
CN107175470A (en) | The special-shaped deep groove processing method of titanium alloy component | |
Kashyzadeh et al. | Study of chatter analysis in turning tool and control methods–a review | |
EP4052821A1 (en) | Processing device, processing method, and cutting tool | |
JP7036786B2 (en) | Numerical control device, program and control method | |
RU2736129C1 (en) | Method of billet processing on metal cutting machine | |
CN112130524B (en) | Numerical control device, program recording medium, and control method | |
JP7444697B2 (en) | Numerical control device, control program and control method | |
JP6495682B2 (en) | Method for controlling feed axis in machine tool and machine tool | |
JPH09192930A (en) | Thread cutter | |
US11137737B2 (en) | Numerical control device, program recording medium and control method | |
Svinin et al. | Control of self-excited vibrations in face milling with two-rim mill | |
WO2018078454A1 (en) | A method for continuous machining of a surface and a tool for continuous machining of a surface | |
JP7073721B2 (en) | Gear processing equipment and gear processing method | |
RU2692537C1 (en) | Boring cutter | |
JPS5950443B2 (en) | Chip cutting method | |
JP2021111026A (en) | Machine tool machining control method | |
JP7553787B2 (en) | How to control tooth profile in skiving | |
WO2023182107A1 (en) | Machine tool | |
CN209867389U (en) | Deep groove cutting tool | |
CN101837553A (en) | Numerical control processing method of pulsed force function | |
Anania et al. | Implementation of high cutting speed technologies in machine tools for increasing product quality | |
CN116135448A (en) | Machine tool and machining method | |
Tulasiramarao et al. | Effect of tool overhang length on turning operation using finite element model |