Параметры на входе и выходе системы.

Эффективность диагностики и оптимизации процесса резания целиком и полностью определяется информативностью используемых параметров. Входными параметрами для искусственных нейронных сетей могут быть сигналы и их свойства. Сигналы могут характеризоваться электрическими переменными, скоростью их изменения и связанной с ними энергией и мощностью.

В табл. 1 сведены основные физические явления в процессе резания, измеряемые при помощи датчиков величины, параметры сигнала и возможное использование параметров для определения результатов обработки резанием. В зависимости от вида обработки (черновая, чистовая, прецизионная) те или иные параметры сигналов дают представление о явлениях и процессах, происходящих при резании, а также позволяют сделать заключение о качестве обработки.

Традиционное использование для этой цели изменения силы резания, температуры, крутящего момента на валу двигателя, тока двигателя, различные комбинации этих параметров в ряде случаев оказываются сложными в исполнении, неприемлемыми или недостаточно информативными и адекватными. В последние годы большое внимание привлекает перспектива акустической диагностики процесса резания. Высокая помехозащищенность акустических сигналов из зоны резания в области частот, превышающих частоты от шумов работающих агрегатов станка, обеспечивает получение надежной информации о таких важнейших параметрах обработки, как износ инструмента, качество поверхностного слоя детали, оптимальность режима резания.

Явление	Параметр сигнала	Определение
Сила резания	Величина, изменение во времени, амплитуда сигнала	Износа, поломки инструмента, качества и формы поверхности
Крутящий момент на шпинделе	Величина сигнала, изменение во времени	Износа, внезапных поломок инструмента
Температура в зоне резания	Величина сигнала	Износа, внезапных поломок инструмента, качества поверхности
Вибрации, акустические сигналы	Длина, частота, период колебания, скорость волны, спектр, интенсивность	Качества поверхности, износа инструмента

 

Профилирование фасонных резцов

Существуют графический и аналитический методы определения профиля фасонных резцов. Графический метод наглядный, но неточный, поэтому в инженерной практике не применяется. Аналитический метод лишен этого недостатка, но более сложный. Несмотря на это, высокие требования к точности проектирования фасонных резцов обусловили применение на практике аналитического метода. Существует несколько способов расчета профиля фасонных резцов.

Решение задачи сводится к тому, чтобы определить необходимый профиль резца в нормальном сечении к его задней поверхности, при котором режущие кромки резца могли бы правильно обработать заданную деталь. Исходными параметрами для расчета являются размеры обрабатываемой детали, заданные чертежом, и свойства обрабатываемого материала. Вначале задаются значением переднего и заднего углов резцов. Для фасонных резцов из быстрорежущей стали, работающих с радиальной подачей, оптимальный задний угол составляет 10-15°. Для резцов из твердого сплава - 8-12°. Передний угол в зависимости от свойств обрабатываемого материала для резцов из быстрорежущей стали рекомендуется принимать по таблице. Для резцов из твердого сплава передний угол принимают на 5-10° меньше.

Фасонные резцы можно устанавливать по высоте центров обрабатываемой детали (по центру) одной вершинной точкой или же линией - режущей кромкой. В последнем случае это может быть только для цилиндрического или конического участка детали. Для поверхностей криволинейного профиля или торцовых этого достигнуть невозможно. На практике чаще применяются резцы первого вида, устанавливаемые по центровой линии детали одной точкой, расположенной в вершине режущей кромки. Для обработки наружных поверхностей тел вращения эта точка контакта находится на наименьшем диаметре обрабатываемой детали; для обработки внутренних поверхностей - на наибольшем диаметре отверстия.

Общий аналитический способ профилирования резцов. Для определения профиля фасонного резца общим. аналитическим способом необходимо найти режущую кромку как линию пересечения поверхности детали с плоскостью передней грани резца, принять ее за образующую поверхности резца и определить линию сечения резца плоскостью, нормальной к. задней поверхности инструмента.

Протягивание. Назначение операции. Основные элементы и геометрия протяжки. Протягивание - технологический метод обработки резанием и холодным пластическим деформированием, производимый специальными многозубыми инструментами - протяжками и прошивками.

Протяжки имеют форму стержня или полосы, снабженных зубьями, последовательно расположенными вдоль их оси. Протяжками обрабатывают внутренние и наружные поверхности различной формы (круглые, плоские, фасонные) (рис. 1).

При обработке внутренних поверхностей в заготовке предварительно образуется отверстие. Отверстие может быть получено при изготовлении заготовки или сверлением.

Внутренним протягиванием можно получить отверстия круглого, квадратного и шестигранного поперечного сечения, а также отверстия со шпоночным пазом, шлицевые, фасонные сложного профиля.

Наружным протягиванием получают плоские и фасонные линейчатые поверхности любого профиля, а также пазы и уступы. К преимуществам протягивания следует отнести простоту кинематической схемы обработки, включающей одно прямолинейное движение. Движение подачи отсутствует.

Подача зубьев в глубину обрабатываемого поверхностного слоя достигается превышением каждого последующего зуба относительно предыдущего. Величина превышения последующего зуба относительно предыдущего называется подъемом на зуб.

Простота кинематической схемы обработки обусловлена тем, что образующая линия формируемой поверхности воспроизведена на рабочем профиле зубьев протяжки, а траектория прямолинейного движения воспроизводит направляющую линию, которая является прямой линией. Следовательно, это движение является главным движением резания.

Несмотря на низкие скорости резания при протягивании, связанные с трудностью реверса больших масс при возвратно-поступательном движении, скорость относительного перемещения протяжки превышает скорость относительного перемещения других инструментов, определяемую минутной подачей.

Вследствие этого протягивание по сравнению с другими методами обработки является наиболее производительным (табл. 1).

Кроме указанного протягивание обладает следующими достоинствами:

1) простотой устройства и обслуживания станков;

2) возможностью автоматизации процесса;

3) сокращением технологического цикла за счет возможности замены протягиванием нескольких других последовательных операций (зенкерование, развертывание и т.п.);

4) возможностью обрабатывать сложные поверхности с высокой точностью и низкими параметрами шероховатости.

Различают три основных метода протягивания: свободное, координатное и протягивание тел вращения.

При свободном протягивании обеспечивается лишь нужный размер, макрогеометрия и параметры шероховатости обрабатываемой поверхности. Координатное протягивание характеризуется тем, что достигаются с необходимой точностью не только размеры, параметры шероховатости и форма обработанной протяжкой поверхности, но и обеспечивается точное положение ее относительно других поверхностей детали. Поэтому при координатном протягивании положение детали относительно протяжки строго фиксируется с помощью специальных приспособлений.

Как и все режущие инструменты, протяжка состоит из рабочей (режущей, калибрующей, выглаживающей), установочно-крепежной частей, а также соединительной части, которая соединяет их между собой. Передний хвостовик 1 служит для соединения с патроном и передачи усилия от станка протяжке. Шейка 2 связывает передний хвостовик с рабочей частью. Направляющий конус 3 облегчает ввод протяжки в обрабатываемое отверстие. Передняя направляющая часть 4 обеспечивает направление протяжки по обрабатываемому отверстию, устраняет перекосы и неравномерность нагрузки по периметру первых режущих зубьев. Рабочая часть служит для удаления припуска и формирования заданных параметров качества поверхности обработанного отверстия. Рабочая часть состоит из режущей, переходной, чистовой, калибрующей и выглаживающей частей. Режущая часть 4 служит для удаления основной доли припуска.

Переходная часть 5 необходима для постепенного уменьшения сил резания при переходе от черновой к чистовой части. Чистовая режущая часть 6 обеспечивает формирование размеров, форм и необходимых параметров шероховатости обрабатываемой поверхности.

Калибрующая часть 7 служит для уточнения размера, формы и снижения параметров шероховатости отверстия. Выглаживающая часть 8 используется для снижения параметров шероховатости и повышения твердости и износостойкости поверхностного слоя.

Задняя направляющая часть 9 обеспечивает направление протяжки в отверстии по мере выхода из отверстия чистовых режущих, калибрующих зубьев и выглаживающих элементов.

Задний хвостовик применяют в протяжках, работающих в автоматизированном цикле, и служит для захвата протяжки патроном с последующим ее отводом в исходное положение.

 

Параметры срезаемого слоя. Площадь срезаемого слоя F = a ⋅ b = t ⋅ s Величина a — толщина срезаемого слоя, кратчайшее расстояние между двумя последними положениями режущей кромки, b — ширина, то есть длина стороны сечения срезаемого слоя образованного главной режущей кромкой инструмента.
Реально сечение срезаемого слоя меньше номинального на величину остаточного треугольника, имеющего высоту h (смотри рисунок 10 и рисунок 11).
Чем больше h, тем выше шероховатость обработанной поверхности.
Чем меньше углы φ и φ₁, тем меньше подача, тем меньше высота остаточного треугольника, тем ниже шероховатость обработанной поверхности.

Рис. 10.

На рисунке 12 показано влияние радиуса скругления резца на шероховатость обработанной поверхности.

Рис. 11.

Рис. 12.

На высоту остаточного сечения существенное влияние оказывает и радиус скругления режущей кромки.
a = S ⋅ sin φ, b = t / sin φ, при a < b; S ≤ t / sin²φ; k = S ⋅ [(tan φ · tan φ₁) / (tan φ + tan φ₁)],

где a — толщина срезаемого слоя, b — ширина срезаемого слоя.

 

Р