Спосіб визначення ефективної складової тангенціальної сили різання

Реферат: UA 72861 U UA 72861 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до машинобудування, стосується технології обробки різанням і може бути використана стосовно процесів шліфування полікристалічних надтвердих матеріалів (ПНТМ) на основі алмазу і твердих модифікацій нітриду бору з безперервною автономною електрохімічною правкою робочої поверхні алмазних кругів на металевих зв'язках. Відомий спосіб непрямого визначення тангенціальної сили різання на основі вимірювання ватметром потужності головного приводу, що витрачається на процес різання, з подальшим підрахунком зусилля різання [1]. Недоліком відомого способу є низька точність визначення сили, оскільки він не враховує фактичний коефіцієнт корисної дії електродвигуна і передачі, тертя в підшипниках і інші фактори при різноманітних навантаженнях. Відомий спосіб безпосередньо прямого вимірювання тангенціальної сили різання за допомогою динамометра і подальших обчисленнях [2]. Даний спосіб є найбільш близьким до способу, що заявляється, по технічної суті і результату, який досягається, тому і прийнятий як прототип. Недоліком відомого способу є те, що при його використанні визначається загальне значення тангенціальної сили різання, тобто до її складу окрім сили "чистого різання" автоматично входить і сила тертя алмазних зерен кругу з ПНТМ, що не дає можливості об'єктивно оцінити долю сили, яка безпосередньо витрачується на процес різання. У основі корисної моделі поставлено задачу більш точного визначення ефективної складової тангенціальної сили різання, яка безпосередньо витрачається на процес видалення припуску з ПНТМ у процесі шліфування. Поставлена задача вирішується тим, що відомому способі визначення ефективної складової тангенціальної сили різання при алмазному шліфуванні надтвердих матеріалів по пружній схемі із використанням динамометра і подальших обчислень, згідно із корисною моделлю, безпосереднім виміром з допомогою динамометра спочатку визначають максимальну величину значення тангенціальної сили різання, для чого шляхом регулювання швидкості електрохімічного розчинення металевої зв'язки алмазного круга періодично в часі змінюють величину значення тангенціальної сили різання, фіксують її максимальну величину, а процес електрохімічного розчинення металевої зв'язки алмазного круга переривають, потім шліфування надтвердих матеріалів по пружній схемі продовжують до трансформації процесу різання в процес тертя зносостійкої пари "надтвердий матеріал-алмазні зерна кругу", причому фіксують стале мінімальне значення тангенціальної сили різання, після чого розраховують ефективну складову тангенціальної сили різання по залежності: Pz еф. = Pz max - Pz min, де Pz еф. - ефективна складова тангенціальної сили різання, Н; Pz max - максимальне значення тангенціальної сили різання, Н; Pz min - мінімальне значення тангенціальної сили різання, Н. Технічний результат досягається тим, що завдяки використанню такої закономірності процесу шліфування ПНТМ як періодичність зміни значень його вихідних показників у часі та явища пристосування, стало можливим визначення не тільки загальної складової тангенціальної сили різання, але і роздільне вимірювання сили тертя між алмазними зернами кругу та ПНТМ. В цілому це дало можливість розрахунку ефективної складової тангенціальної сили різання. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, на якому зображено характер зміни тангенціальної сили різання Pz продовж часу обробки . У випадку, коли швидкість видалення металевої зв'язки кругу електрохімічним методом менше ніж інтенсивність зносу алмазних зерен, у момент їх самозаточування має місце періодичність зміни вихідних параметрів процесу шліфування, наприклад тангенціальної сили різання. Це пов'язане з залежністю швидкості зносу алмазних зерен від висоти їх виступання над рівнем зв'язки. В умовах, коли інтенсивність видалення зв'язки кругу є величиною постійною, значення висоти постійно змінюється, що призводить до періодичного самозаточування зерен, а отже до відповідної зміни значення тангенціальної сили. Максимальне значення сили Pz max (точка 1) має місце у момент самозаточування алмазних зерен і включає в себе як ефективну складову тангенціальної сили, так і силу тертя. Розпочавшись, процес самозаточування поступово згасає, що супроводжується падінням тангенціальної сили (ділянка 1-2). На ділянці 2-3 має місце тангенціальна сила Pz i, яка складається в основному з сили тертя і в незначній мірі з сили різання. Якщо процес електрохімічного розчину металевої зв'язки кругу перервати, то в умовах високошвидкісної контактної взаємодії ПНТМ з алмазними зернами кругу на останніх достатньо швидко формуються майданчики зносу і процес різання трансформується у процес тертя (пунктирна лінія) зносостійкої пари "алмазні зерна кругу - ПНТМ". При цьому тангенціальна сила 1 UA 72861 U 5 10 15 має мінімальне значення (Pz min) і уявляє собою силу тертя (ділянка 4-5). Різницею між загальним (максимальним) значенням тангенціальної сили Pz max і силою тертя (Pz min) практично і є ефективна складова тангенціальної сили різання Pz еф. Приклад використання способу. Були проведені експериментальні дослідження на базі універсально-заточувального верстата мод. 3622Э, модернізованого для реалізації процесу шліфування ПНТМ з електрохімічною правкою круга в автономній зоні. Оброблялися полікристали синтетичного алмазу АСБ кругом 12А2-45°125/100 М1-01 Vк=20м/c, Pн=2 МПа., Sпд =1м/хв. При цьому для встановлення ефективної складової тангенціальної сили різання послідовно шліфують синтетичний алмаз СКМ-Р, контролюють тангенціальну силу різання за допомогою динамометра УДМ 100, регулюванням швидкості електрохімічного розчинення металевої зв'язки алмазного круга добиваються періодичності зміни в часі значення тангенціальної сили різання (в нашому випадку оптимальна сила струму ланцюга правки склала І=50А) і фіксують її максимальну величину, потім процес розчинення зв'язки переривають, а шліфування продовжують до моменту трансформації процесу різання в процес тертя зносостійкої пари, тобто коли тангенціальна сила досягає сталого мінімального значення. Фіксують це значення сили, після чого розраховують ефективну складову тангенціальної сили різання по наведеній залежності. Дані експерименту наведені у таблиці. Таблиця Значення вихідних показників процесу шліфування АСБ Спосіб визначення сили Pz Прототип Запропонований Pz max, H 48 48 Pz min, H 14 Pz еф., Н 48 34 Похибка, % 41 20 25 30 35 40 45 Як свідчать ці дані, використання запропонованого способу призводить до більш точного визначення ефективної складової тангенціальної сили різання. Спосіб, згідно з прототипом (він передбачає, що Pz еф.~Pz max), забезпечує похибку визначення цієї сили приблизно 41 %. Джерела інформації: 1. Евсеев Д.Г., Попов А.Ю. Измерение сил резания при токарной обработке: Методические указания к лабораторной работе по дисциплине "Резание металлов" - М.: МИИТ, 2006. - С. 6. 2. Семко М.Ф. Алмазное шлифование синтетических сверхтвердых материалов / Семко М.Ф., Грабченко А.И., Ходоревский М.Г. - Харьков: Вища школа, 1980. - С. 129-130. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб визначення ефективної складової тангенціальної сили різання при алмазному шліфуванні надтвердих матеріалів по пружній схемі, заснований на її вимірі, наприклад за допомогою динамометра, і подальших обчисленнях, який відрізняється тим, що безпосереднім виміром з допомогою динамометра спочатку визначають максимальну величину значення тангенціальної сили різання, для чого шляхом регулювання швидкості електрохімічного розчинення металевої зв'язки алмазного круга періодично в часі змінюють величину значення тангенціальної сили різання, фіксують її максимальну величину, а процес електрохімічного розчинення металевої зв'язки алмазного круга переривають, потім шліфування надтвердих матеріалів по пружній схемі продовжують до трансформації процесу різання в процес тертя зносостійкої пари "надтвердий матеріал - алмазні зерна кругу", причому фіксують стале мінімальне значення тангенціальної сили різання, після чого розраховують ефективну складову тангенціальної сили різання по залежності: Pz еф. = Pz max-Pz min, де Pz еф. - ефективна складова тангенціальної сили різання, Н; Pz max - максимальне значення тангенціальної сили різання, Н; Pz min - мінімальне значення тангенціальної сили різання, Н. 2 UA 72861 U Комп’ютерна верстка М. Ломалова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3