SU1757849A1 - Способ управлени обработкой материалов резанием - Google Patents

Abstract

Использование: обработка материалов резанием на станках с ЧПУ, Сущность изобретени : определение оптимальных условий обработки материалов резанием производ т при линейном увеличении во времени подачи при обработке эталонной детали, определ ют параметр, характеризующий процесс резани , по значени м тангенциальной составл ющей силы резани , толщины и ширины среза. По величине отклонени  указанного параметра от среднего значени  определ ют нижние и верхние границы диапазона подач, которые  вл ютс  оптимальными област ми дл  чистового и чернового точени . 4 ил.

Description

Изобретение относитс  к обработке материалов резанием и может быть использовано в металлообработке машиностроительной и приборостроительной промышленности .

Известен способ определени  оптимальных скоростей резани , в котором определ ют температуру провала пластичности обрабатываемого материала в зависимости от скорости резани , на основании чего определ ют оптимальные услови  обработки.

Недостатком известного способа  вл етс  то, что полученные таким образом услови  обработки оптимальны лишь с точки зрени  снижени  интенсивности износа инструмента .

В качестве прототипа выбран способ определени  оптимальных условий обработки резанием, в котором резание осуществл ют при посто нном усилии, измер ют скорость подачи, а в качестве оптимальных условий обработки принимают те, при кото- эта скорость максимальна.

Недостатками прототипа  вл ютс  необходимость специального устройства дл  поддержани  посто нного усили  резани  и отсутствие возможности автоматизации определени  оптимальных условий обработки,

Целью изобретени   вл етс  повышение точности обработки.

Сущность изобретени  заключаетс  в том, что на основании известной зависимости

Pz СР b ап,(1)

где Pt - тангенциальна  составл юща  силы резани ;

Ср - параметр, определ ющий режимы обработки;

п - посто нный коэффициент;

b, a - ширина и толщина среза, можно определить значени  Ср(по известным значени м b, a, n и измеренной силе PZ). а на основании отклонени  Ср от среднего его значени  установить границы, в которых данна  зависимость спраТЩдлива.

В области малых значений а (или подач S), соответствующих чистовому точеникэ,

С

возникают нелинейные эффекты,-искажающие значение сил Рг, а следовательно, и значени  Ср. В результате того, что резание здесь граничит с трением и идет в переходном режиме, при котором энергетические затраты выше, чем в установившемс , и возможны значительные увеличени  коэффициента трени  и сил резани  вследствие реологических  влений. Поэтому очень важно найти границу нижних значений а (или подач S), При которых начинаетс  устойчивое резание и будет справедлива теоретическа  зависимость (1).

При больших значени х подач (толщины среза) нелинейные эффекты возникают из-за увеличени  интенсивности термоме- ханическйх и нелинейности реологических процессов, что также вызывает отклонение Ср от его среднего значени .

Таким образом, можно определить границы значений подач, в которых теоретическа  зависимость (1) справедлива, и тем самым вы вить максимум значений подачи 5ь, ниже которого обеспечиваетс  установившеес  резание, и минимум значений подач Зн, ниже которого наблюдаетс  неустановившийс  процесс резани , граничащий с трением.

На фиг. 1 показаны реально измер емые (пунктирна  лини ) значени  силы резани  Р2 и теоретические, рассчитанные по указанной выше зависимости (сплошна  лини ) как функци  изменени  подачи; на фиг.2 - зависимость (S), (a)j; на фиг.З - блок-схема системы, реализующей предлагаемый способ; на фиг.4 - алгоритм обработки сигналов, реализующий предлагаемый способ.

Способ реализуетс  следующим образом: производ т обработку при посто нной скорости резани  с линейно возрастающей во времени подачей, при этом измер ют и фиксируют текущие значени  силы Р, получают от устройства числового программного управлени  (УЧПУ) станка значени  подач на основании вводимых в ЭВМ параметров геометрии режущего инструмента (у) и глубины резани  (t), вычисл ют толщину и ширину среза, использу  справочные данные посто нного коэффициента п, вычисл ют значени  коэффициента Ср по зависимости (I), определ ют матожидание

1 N

-гт У CPI, рассчитывают среднеквадратичное отклонение дл  значений Ср, абсо- лютную разность между текущим значением Cpi и средним значением Ср, Д HCpi -Ср и на основании сравнени  ее с заданным значением разности Дз К -о,

где К - тарировочный коэффициент, удовлетвор ющий неравенству 1 К- т, здесь .3,... число больше единицы, значение которой устанавливаетс  из практики и соответствует нормальному состо нию хода протекани  процесса резани , определ ют SH и Зь.

Принцип действи  системы, реализующий данный способ, заключаетс  в следующем (фиг.З).

При обработке заготовки на станке 1 по программе, реализуемой УЧПУ 2, сигнал с динамометра 3, установленного на станке 1, поступает последовательно на усилитель 4,

детектор 5, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) б и через первый интерфейс 7 в микроЭВМ 8, куда с УЧПУ 2 через второй интерфейс 9 также поступает значение подачи S. Сигнал со второго выхода детектора

5 одновременно поступает на первый компаратор 10 включени  ЭВМ и второй компаратор 11 выключени  станка, причем первый компаратор 10 посредством первого интерфейса 7 дает команду в микроЭВМ

8 на считывание или прекращение считывани  сигнала, поступающего с АЦП 6, а второй компаратор 11 через третий интерфейс 12 - команду нз прекращение процесса резани .

8 микроЭВМ 8 через устройство 13 ввода-вывода занос т значени  показател  степени п, глубины резани  t, главного угла в плане режущей кромки инструмента р, коэффициенты К, К и значение дискреты времони Л ,1...0,3 с обработки сигнала.

Работа системы осуществл етс  следующим образом; запускаетс  в УЧПУ программа обработки заготовки на станке с заданной скоростью, глубиной резани  и

ступенчатым изменением подачи S.

После пуска системы УЧПУ и начала резани  сигналы с динамометра 3 через усилитель 4 и детектор 5 с одной стороны поступают на АЦП 6, а с другой стороны - на

компараторы 10 и 11, как только напр жение достигает заданного минимального уровн , компаратор 10 запускает микро- ЭВМ 8 на считывание с помощью АЦП б сигналов с заданной дискретой по времени

As и занесение их в отведенную пам ть, а компаратор 11 даст команду на прекращение процесса резани .

В микроЭВМ 8 осуществл етс  обработка сигналов в следующей последовательности согласно алгоритму, представленному на фиг.4. 1. Ввод исходных данных: скорость резани  - V; глубина резани  -1;

главный угол в плане режущего инструмента - р;

посто нный коэффициент в формуле (1) - п:

начальна  подача -

приращение подачи - AS;

дискрета времени обработки сигнала At;

коэффициент пересчета силы - К;

Тарировочный коэффициент - К .

2.Металлообработка и измерение силы резани  с занесением ее в элемент массива U, где U - измеренное значение напр жени  на выходе датчика силы.

3.Изменение величины подачи как AS и наращивание номера эксперимента (массива) .

4.Проверка ограничений на металлообработку - превышение допустимой подачи или размера массива измерений. Если эксперимент закончен, то начинаетс  расчет граничных значений величин подачи.

5.Расчет размеров сечени  среза slnp;

/sin p

6.Расчет Ср I в формуле (1)

()n.

7.Расчет среднего значени  Ср массива

Cp-W.I, .

8.Формирование массива отклонений

АД СР-Ср (

9.Расчет среднеквадратической величины отклонени  а

2 . ТППГ,, ш

1 10. Формирование массива погрешности ЭД

5 i} K a-IAMI

11. Поиск решений уравнени  . Нахождение таких ближайших целых значений I, при которых погрешность

стремитс  к нулю. Выбираютс  первые два корн  1Н и 1ь.

12.Расчет величин граничных значений подачи

+ IH AS;

AS

13.Печать результатов расчета SH; 5ь, где SH - оптимальное значение подачи дл  чистового точени ;

5ь - оптимальное значение подачи дл  чернового точени .

Пример. Обтачивают заготовку при скорости резани  м/мин; ,5 мм; геометрические параметры режущего инструмента сН}°, , 45°, i 41°. Материал заготовки сталь Х18Н9Т, материал режущей части инструмента Т5К10, при этом значение Ср составило , а отклонение от Ср значени  Ср наблюдалось при

подачах 102 мм/об и мм/об, где .

Предлагаемый способ позвол ет производить процесс определени  оптимальных условий обработки резанием в автоматизированном режиме.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ управлени  обработкой материалов резанием, включающий проведение предварительной обработки эталонной детали , измерение силы резани  и назначение соответствующих режимов резани  при обработке заготовки,отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности обработки , предварительную обработку эталонной

   детали производ т с посто нным значением скорости резани  и линейно возрастающей во времени подачей, измер ют значение тангенциальной составл ющей силы резани  Pz, касательной к поверхности

   резани , а величину подачи при обработке заготовки назначают из диапазона, соответствующего отклонению значени  параметра

   г - -pz

   где а - толщина среза;

   b - ширина среза;

   п - поправочный коэффициент, от среднего значени .

   Фиг./

   $8 5,мп/о6

   4j

   $н

   фиг.З

   Т

   Фив, 2

   50 S,MM/o6

   начало

   8Вод

   исходных

   Зонных

   ffemaajiooffpffSomifffji

   Нет

   aЈi S iJ-SinV 8 t/Sln f

   CpCil

   РШ 8(aCi)n

   ip-jricpw

   &l Cp-Cfl lJ

   Щш

   6Cil-K 6- bM

   0 1н и 18

   sHssm+iH-is

   $g SCU+lS-AS

   f

   Печать результатов

   Конец