Метод за контрол на рязане
Изобретението се отнася до областта на рязане на метали и може да се прилага в автоматизирано производство.
Съществува метод за автоматично управление и оптимизиране на процеса на образуване на чипове с помощта на радиационен пирометър, който записва амплитудата и честотата на промените в температурните сигнали в зоната на срязване [1] Чрез анализиране на спектъра на температурните сигнали се преценява честотата на изпъкнали миди от свободната страна на чипа и вида на чипа.
Недостатъкът на метода е ниската точност на определяне на вида на чипа при обработка на част при реални скорости на рязане. Методът има ограничени технологични възможности, тъй като може да се използва само за оптимизиране на рязането според критерия за получаване на благоприятна форма на чипа.
Известен метод за диагностика на чипове, според който с помощта на чувствителен елемент на топлинно излъчване се определя посоката на движение и броят на чиповете, генерирани за единица време [2] Устройството за управление може да бъде програмирано да променя условията на обработка по такъв начин, че да се получат чипове, които лесно се отстраняват от зоната на рязане. Недостатъците на този метод са ниската точност на определяне на параметрите на потока на чипа и ограничените технологични възможности.
Известен метод за диагностика на състоянието на режещия инструмент по посока на потока на стружки [3] Като сензори за посоката на потока на стружки се използват изолирани контактни елементи, които са монтирани на предната повърхност на инструмента. Недостатъкът на този метод е ниската точност на определяне на стойността на ъгъла на чипа. Методът не може да се използва за диагностика на формата на чипа, което ограничава технологичните му възможности.
Тези методи не позволяват да се получи пълна и надеждна информация за зонатаобразуване на стружки и следователно не може да се използва ефективно за контрол на процеса на рязане в автоматизирано производство. Основната причина за ниската точност и ограничените възможности на известните методи за контрол на рязане по вида на чипа е липсата на надеждни косвени признаци за оценка на геометричните характеристики на чипа, излизащ от ножа. Проучванията показват, че нито един от параметрите на процеса на рязане (термо-ЕМП, сили на рязане, свиване на стружки, сигнали за акустична емисия и т.н.) сам по себе си не може надеждно да характеризира формата и вида на стружки.
Най-близък по техническа същност и постигнат резултат до заявеното изобретение е метод за управление на рязането, включващ промяна на подаването на инструмента в зависимост от вида на чиповете [4] Съгласно метода над предната повърхност на фреза е монтиран температурен датчик. Измерете и запазете температурата на предната повърхност при липса на стружки по нея. При обработката на детайла температурата се измерва от сензора и се сравнява с предварително записаната. Ако текущата стойност на температурата е по-ниска от предварително запаметената, захранването се увеличава, за да се получат елементарни чипове. Този метод се приема като прототип.
Недостатъците на този метод са ниската точност на управление и ограничените технологични възможности.
Ниската точност на метода е свързана с редица причини. Първо, образуването на чип, добре отстранен от машината, започва при скорости на подаване, които са значително по-ниски от тези, при които чиповете се формират под формата на несвързани елементи, които позволяват измерването на температурата на предната повърхност на фрезата. При рязане на пластични материали често е просто невъзможно да се получат дискретни прекъснати стружки в реалния диапазон от условия на рязане. В същото времедори при слаба връзка на елементите на чипа, не е възможно точно да се определи температурата на предната повърхност на инструмента и да се използва за контрол на рязане.
Допълнителни грешки при определяне на вида на чиповете чрез топлинно излъчване с помощта на твърдо монтиран сензор води до нестабилност на ъгъла на спускане и формата на чиповете по време на процеса на рязане. Освен това при определяне на вида на чипа е трудно да се вземе предвид промяната в температурния сигнал в резултат на нагряване на детайла и инструмента, износване на инструмента и промени в контролното подаване.
Ограничените технологични възможности на метода се проявяват във факта, че той е предназначен само за определяне на момента на образуване на периодични чипове и не може да се използва за автоматично поддържане на оптимални условия на обработка по отношение на механиката на процеса на рязане в широк диапазон от промени в режима.
Целта на изобретението е разширяване на технологичните възможности на метода, повишаване на надеждността и точността на определяне на оптималните условия на обработка.
В същото време, за да се получи благоприятна форма на чипа, регулирането се извършва в зависимост от вида на чипа, което се определя от разстоянието между ръбовете на свободната страна на чипа.
За да се подобри стабилността и качеството на обработката, контролът на рязане се извършва чрез контролиране на технологичните условия в зависимост от големината на диапазона на промяна на кривината на чипа по време на обработка с постоянни режими.
Изричният метод за регистриране на изображението на чипа ви позволява да определите вида на чипа възможно най-точно и въз основа на неговите геометрични параметри да изберете оптималните условия за обработка. Чрез по-надеждно и точно откриване на условията на обработка въз основа на формата на чипа, контролът на рязане се подобрява.
Разширениетехнологичните възможности на метода се дължат на факта, че няколко геометрични параметъра се определят едновременно от изображението на чипа по време на процеса на рязане: разстоянието между елементите на чипа f; радиус на кривина R; ъгъл на потока на чипа (); всеки от които характеризира един от изходните параметри на режещата система.
Например, стойността на f дава възможност да се оцени степента на непрекъснатост на чипа и началния момент на образуване на елементарни чипове, които са добре отстранени от машината. Ъгълът на потока на чипа е тясно свързан с оптималните условия на рязане, а неговата оптимална стойност съответства на условията, при които животът на инструмента е максимален [5] Стабилността на процеса на образуване на чипа и целия процес на рязане се съди от динамиката на промяната на кривината на чипа по време на процеса на рязане. По този начин, в зависимост от нуждите на производството, задачите за управление на рязане могат да бъдат решени според критериите за максимален живот на инструмента, надеждност на обработката и получаване на BFS.
На фиг. 1 - схема на инсталация за управление на струговане по тип чип; на фиг. 2 изображение на чипове, спускащи се от ножа; на фиг. 3 - естеството на връзката между вида на чиповете и разстоянието между елементите на чиповете.
Методът се осъществява по следния начин.
Изборът на конкретни режими на управление се диктува от задачите и условията на обработка. Например, за условията на автоматизирана обработка, в някои случаи най-благоприятният тип чип е елементарен. Чиповете от този тип се състоят от отделни елементи с приблизително еднаква форма, несвързани или слабо свързани помежду си. Степента на непрекъснатост на чипа се определя от броя на прорезите (гребени) върху свободната повърхност на чипа на единица дължина на чипа. Колкото по-голям е броят на гребените, толкова по-равномерна е структурата на чипа ипо-силна връзка между елементите му. И обратното, колкото по-рядко са разположени елементите върху чипа, толкова по-слаба е връзката между тях и следователно по-голяма е вероятността от фрагментиране на чипа. Минималното разстояние между елементите на стружката f в обхвата на неговите стойности, при което се образува добре натрошена елементарна стружка, е оптималното разстояние fopt. Условията на рязане, при които се формират стружки с f> fopt, съответстват на оптимални условия по отношение на получаване на благоприятна форма на стружки. Характерна връзка между типа на чипа и разстоянието между чипа е илюстрирана на ФИГ. 3.
Количествената стойност на fopt се определя чрез специални изследвания. За тази цел детайлът се обработва чрез промяна на условията на рязане, получава се лесно контролирана елементарна стружка и съответното оптимално разстояние f се фиксира и запаметява.
По-сложен случай на контрол на рязане възниква, когато условията на обработка не позволяват получаването на елементарни чипове. Тогава регулирането на параметрите на рязане се свежда до осигуряване на стабилно навиване или смачкване на чипове с постоянни стойности на неговите геометрични параметри. Най-чувствителната характеристика, която характеризира стабилността на процеса на образуване и спускане на чипове, е неговата кривина 1/R. Рязката промяна в радиуса на кривината на чипа R по време на процеса на рязане показва промяна в условията на деформация на изрязания слой, което може да бъде причинено от неравномерно износване на режещия клин на инструмента, отчупване на режещия ръб, силни механични влияния от елементите на системата СПИН, промени в механичните свойства на обработвания материал и др. Всички тези фактори водят до намаляване на стабилността на рязане и надеждността на оборудването. Променлива кривина, заплетени чипове сами по себе сие силен дестабилизиращ фактор в процеса на рязане. Образуването на заплетени дренажни стружки с променлива кривина води до преждевременно износване и счупване на инструмента, повреда на обработваната повърхност на детайла, създава пречка за движението на машинните компоненти и оперативното управление на процеса на рязане.