Спосіб визначення довжини контакта зливної стружки з лезом

Реферат: Спосіб визначення довжини контакта зливної стружки з передньою поверхнею леза включає задання товщини зрізу, переднього кута і коефіцієнта усадки стружки. Попередньо визначають кут зсуву, далі відносний зсув і потім кут текстури стружки, а довжину контакта стружки з лезом. UA 121874 U (54) СПОСІБ ВИЗНАЧЕННЯ ДОВЖИНИ КОНТАКТА ЗЛИВНОЇ СТРУЖКИ З ЛЕЗОМ UA 121874 U UA 121874 U Корисна модель належить до обробки матеріалів різанням і призначена для використання при розрахунку сили і температури різання. Відомий спосіб визначення довжини контакта зливної стружки з передньою поверхнею леза на основі товщини зрізу a  s  sin  ( s - подача на оберт,  - головний кут в плані), переднього 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 кута  і коефіцієнта усадки стружки k по формулі l   a  k 0.1k 1  tg  1 cos   [Лоладзе Т.Н. Прочность и износостойкость режущего инструмента. - М.: Машиностроение, 1982. - 320 с. - С. 12, формула (3)]. Недоліком такого способу є недостатньо точні результати визначення. Найбільш близьким є спосіб визначення довжини контакта стружки з лезом, що включає задання товщини зрізу a , переднього кута  і коефіцієнта усадки стружки k по модифікованій формулі l   a  k 0.1k 1  tg  2 cos   .(1) [Розенберг Ю.А. Методы аналитического определения деформации металла стружки при резании // Вестник машиностроителя. - 2001. - № 3. - С. 34-38. - С. 37, формула (21)]. Недолік цього способу полягає в неадекватності результатів визначення, особливо при наростоутворенні на передній поверхні і при негативних кутах леза. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення способу визначення довжини контакта стружки з лезом, в якій введенням нових параметрів стружкоутворення і формування іншої моделі визначення досягається можливість підвищення точності отриманих результатів, в тому числі при наростоутворенні і негативних передніх кутах. Поставлена задача вирішується тим, що у відомому способі визначення довжини контакта зливної стружки з передньою поверхнею леза, що включає задання товщини зрізу, переднього кута і коефіцієнта усадки стружки, згідно з корисною моделлю, попередньо визначають кут зсуву, далі відносний зсув і потім кут текстури стружки, а довжину контакта стружки з лезом визначають із співвідношення 2a  cos    , l  sin   sin2      де a - товщина зрізу;  - передній кут;  - кут зсуву;  - кут текстури. Схема визначення довжини контакта стружки l  з передньою поверхнею леза A  зображена на кресленні: Pv і Pn - координатна основна площина і площина різання;  - передній кут леза;  і P кут і площина зсуву;  і P - кут і площина текстури. Ця схема стружкоутворення прийнята на основі відомих досліджень методом миттєвої зупинки процесу різання з наступним виготовленням мікрошліфів коренів стружки. Процес відокремлення елемента зрізуваного шару товщиною a від заготовки здійснюється в результаті пластичної деформації зсуву під впливом сил зсуву в площині P і тертя на поверхні A  , які утворюють поле напружень в чотирикутнику ocde. Первинна деформація починається в зоні площини P і закінчується в площині P , де осі від деформованих елементів з початковою формою квадрата під діянням нормальних напружень стають витягнутими в одну лінію od. Сили гальмування сходу стружки на опорній поверхні A  призводять прилезову зону ое до вторинної деформації. Як відомо, в обох зонах деформація супроводжується зміцненням матеріалу стружки, поле пружності якого обмежується прямокутним катетом de до площини P . Вихідними даними визначення довжини l  постають товщина зрізу a , передній кут  , кут зсуву  і кут текстур  . Спосіб виконується в наступному порядку. Для заданих умов обробки (товщини зрізу a , швидкості різання v і переднього кута  ) попередньо експериментально визначить коефіцієнт усадки стружки (укорочення k L  L з Lс з довжиною зрізу L з і стружки L с або потовщення k a  ac a з товщиною зрізу a і стружки a c ). Далі згідно з відомими в теорії різання формулах визначають кут зсуву cos  (2) tg  k  sin  і відносний зсув 1 UA 121874 U 1 k 2  2k  sin   1 . (3)  tg     tg k  cos  Потім визначають кут текстури після деформації зсуву по відомій в теорії пластичності формулі 2 . (4) tg    2  4 Моделювання визначення довжини l  здійснено з урахуванням параметрів трьох трикутників  5 obc, ocd і ode (див. Фіг.). 1. Δobc. Із початкових умов obc  90   і в наслідку bco  90     . 2. Δocd. ocd  90     , а з урахуванням кута  отримуємо cdo  90       . Довжина площини зсуву oc  l  a sin  . 10 Із пропорції l sin cdo  l sin ocd довжини площини текстури дорівнює a  cos    . sin   cos      3. Δode. ode  90 як постановочний і тоді doe  90       . При відомих l і doe od  l  довжина l  дорівнює: oe  l   15 20 25 30 l . cos doe Остаточно пошукова довжина контакту визначається із співвідношення 2a  cos    . (5) l  sin   sin2      Результати визначення довжини контакту l  згідно з пропонованим (5) і відомого (1) співвідношень в широких межах швидкості різання v і переднього кута  (основних параметрів впливу на макродеформацію стружки) для прикладу наведені в табл. 1 і 2 при точінні сталей 45 і 12Х18Н9Т з різним рівнем оброблюваності. Порівняльні дослідження виконані при однакових параметрах процесу різання (швидкостях , товщині зсуву a , кутах  ) і відповідних параметрах стружкоутворення на основі попередньо v визначених коефіцієнтів усадки k : кутах зсуву  по формулі (2); відносних зсувах  по формулі (3); кутах текстури  по формулі (4). Проведений аналіз показав у більшості випадків близьке (до 1-5 %) сходження отриманих результатів для обох способів при наявності двох відмінностей по точності визначення: при низьких швидкостях v для відомого способа установлено значне заниження значень довжини l  (1), особливо для випадку точіння сталі 45 при v  0,5 м/с з наростоутворенням на поверхні A  (на 25 %); при негативних кутах у відомий спосіб призводить до завищених значень довжини l  (1) на 6-9 %. 2 UA 121874 U Таблиця 1 Розрахункові значення довжини контакту стружки з лезом l  при точінні сталі 45 твердим сплавом Т15К6 (товщ. зрізу a  0,25  10 3 м) Позначення параметрів Швидкість v , м/с (   10) Коефіцієнт усадки k Кут зсуву  , град. (2) 0,5 2,7 21,3 2,76 17,9 1,57 1,18 -10 2,5 20,2 3,30 15,6 1,25 1,36 Відносний зсув  (3) Кут текстури  , град. (4) Довжина контакту l   10 3 , м (5) (1) Передній кут  , град, ( v  2 м / с ) Коефіцієнт усадки k Кут зсуву  , град. (2) Відносний зсув  (3) Кут текстури  , град. (4) Довжина контакту l   10 3 , м (5) (1) Результати визначення 1,25 2 2,2 2 25,9 28 2,34 2,20 20,2 21,1 1,15 0,99 1,04 0,99 0 10 2,25 2 24 28 2,69 2,20 18,3 21,1 1,13 0,99 1,15 0,99 2,75 1,9 29,7 2,10 21,7 0,95 0,96 20 1,75 33,7 1,75 24,4 0,90 0,86 Таблиця 2 Розрахункові значення довжини контакту стружки з лезом l  при точінні сталі 12Х18Н9Т твердим сплавом ВК8 (товщ., зрізу a  0,31  10 3 м) Позначення параметрів Швидкість v , м/с (   15) Коефіцієнт усадки k Кут зсуву  , град. (2) 0,5 2 29 2,05 22,1 1,30 1,20 -5 2,3 22,6 2,92 17,2 1,43 1,52 Відносний зсув  (3) Кут текстури  , град. (4) Довжина контакту l   10 3 , м (5) (1) Передній кут  , град, (v  1м / с ) Коефіцієнт усадки k Кут зсуву  , град. (2) Відносний зсув  (3) Кут текстури  , град. (4) Довжина контакту l   10 3 , м 5 10 (5) (1) Результати визначення 1 1,5 1,8 1,7 32 33,8 1,91 1,83 23,2 23,7 1,13 1,06 1,11 1,05 5 15 2 1,8 27 32 2,35 1,91 20,2 23,2 1,27 1,13 1,27 1,11 2, 1,65 34,8 1,80 24 1,02 1,02 25 1,6 37,5 1,52 26,3 1,04 0,99 Таким чином даний спосіб з урахуванням кута текстури  (4) і новим співвідношенням параметрів стружкоутворення (5) забезпечує більш точне визначення довжини контакту l  . Перевага способу проявляється в його універсальності при визначенні довжини контакта стружки в умовах точіння сталей з низькими швидкостями різання і негативними передніми кутами. Позитивний ефект виявленого науково-технічного результату полягає в підвищенні точності визначення довжини контакта стружки з лезом, що в свою чергу сприяє удосконаленню аналітичних розрахунків сили і температури тертя на передній поверхні леза, моделі оптимізації параметрів процесу різання (з технічними обмеженнями по силі і температурі в тому числі) та їх управлінням як наслідок. 3 UA 121874 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 Спосіб визначення довжини контакта зливної стружки з передньою поверхнею леза, що включає задання товщини зрізу, переднього кута і коефіцієнта усадки стружки, який відрізняється тим, що попередньо визначають кут зсуву, далі відносний зсув і потім кут текстури стружки, а довжину контакта стружки з лезом визначають із співвідношення: 2a  cos    , l  sin   sin2      де a - товщина зрізу;  - передній кут;  - кут зсуву;  - кут текстури. Комп’ютерна верстка А. Крулевський Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4