Файл: Адаптивное управление металлорежущими станками..pdf

0,2 мм/об и переменной скорости резания, черные — при скорости, равной 161 м/мин, и переменной подаче. Стойкость определена предельной величиной износа по задней поверхности, равной ши­ рине фаски 0,61 мм (0,024").

Экспериментальные точки, полученные при разных режимах резания, почти идеально лежат на одной прямой, из чего сделан вывод, что, начиная с температуры 1100° К, стойкость определяется только одним параметром— температурой резания согласно зави­

скорости износа и стойкости в функции температуры при обра­ ботке высококачественного литейного чугуна FC30 резцом из твердого сплава К20 (ISO). Результаты испытаний скорости из­

случае, хотя показанная ими на рис. 84 зависимость стойкости Т от температуры (1/Ѳ) в тех же координатах нелинейна.

Ю/в°К'1

W0 Ш іШ іШ

температурарезания,"К

а

Рис. 84. Зависимость скорости весового износа и стойкости инстру­ мента от абсолютной температуры при обработке чугуна

Поскольку в работах {70, 84] не исследовано влияние твёрдос­ ти материалов на температуру резания, интерес представляет об­ работка данных, полученных в работе [24] на сталях ЭХВГ, за­ каленных до различной твердости, при точении резцом ВК8 о постоянной глубиной 0,25 мм и подачей, равной 0,10 мм/об с варьированием скорости резания. В качестве критерия предель­ ного износа используется некоторая постоянная величина размер­

HRC 55 аналогичны приведенным на рис. 83, в, причем уменьше­ ние твердости ведет к увеличению стойкости при той же темпе­ ратуре резания.

Т.мин

В работах [8, 35] не исследована зависимость стойкости от температуры при изменениях глубины (не приведено соответствую­ щих точек на кривых скорости износа и стойкости в зависимости от температуры при варьировании глубины). Вместе с тем даны зависимости температуры от глубины (в двойной логарифмиче­ ской сетке), скорости и подачи (рис. 87—89). Показана хорошая согласуемость экспериментальных результатов по стойкости, по­ лученных с помощью измерений температур и обычным способом: измерением износа и стойкости при варьировании только одного параметра. Для первого случая получено выражение

также установления общности подхода представляет интерес работа [81], в которой исследовано влияние температуры на из­ нос быстрорежущего инструмента.

Рис. 90. Зависимость стойкости от абсолют­

ной температуры:

D

1 - Т - С е е ; 2 - Т -/4Ѳ Bf

Это согласуется с данными работы [81]. Рассмотренные иссле­ дования являются единственными, подтверждающими однознач­ ную связь стойкости инструмента и температуры резания при изменениях скорости, подачи и глубины резания. Большинство работ это положение частично [20, 65] или полностью [25] отвер­ гает.

Исследования [24], проведенные в условиях, соответствующих чистовой обработке, не подтвердили однозначной связи стойкос­ ти с температурой в зоне резания. Установленный факт наличия «оптимальной» температуры, т. е. температуры, при которой обеспечивается наибольший съем металла за период стойкости, может иметь практическое значение, но пригоден для реализации в адаптивных системах только тогда, когда задачей регулирова­ ния является получение экстремума этого критерия, Например, при чистовой обработке. Приведенные в работе [35] результаты стабилизации температуры путем изменения скорости вращения шпинделя при торцовом точении неубедительны, так как они сравнивались с результатами точения при постоянном числе обо­ ротов, а не с результатами, полученными при постоянной скорос­ ти резания, как это принято.

В большинстве работ при исследовании связи температуры со стойкостью из спектра сигнала термоэдс выделялась только по­ стоянная составляющая. Принципиально новое направление раз­ вивается в Горьковском политехническом институте. В работе [72] высказывается предположение, что суммарная термоэдс является

результатом сложения термоэдс от многочисленных локальных источников и отражает физико-химические «микропроцессы», сопровождающие резание; при этом информацию о скорости изно­ са несет не постоянная, а переменная составляющая термоэдс.

Эта гипотеза была проверена серией экспериментов при то­ чении и фрезеровании. Экспериментальные данные, обработанные на ЭВМ, показали, что скорость износа характеризуется интен­ сивностью гармоник с частотами 80, 250 и 500 гц, причем коэф­ фициенткорреляции этой зависимости весьма высок и дости­ гает 0,9.

Таким образом, ряд работ подтверждает возможность исполь­ зования измерений температуры в системах стабилизации стой­ кости хотя бы в одной определенной зоне режимов резания и, следовательно, температур. При этом следует учесть, что из-за

определяется также тем, что изменение температуры следует за изменением режимов с очень малым запаздыванием. Так, в работе [80] показано, что время нарастания температуры до номинальной величины при врезании зуба торцовой фрезы равно 0,002— 0,003 сек, что позволяет считать процесс измерения температуры безынерционным.

Следует отметить, что описанные выше методы позволяют в той или иной степени оценивать износ инструмента, однако они не дают информации о возможности его выкрашивания или по­ ломки. При частых поломках инструмента эти методы теряют смысл и адаптивное управление следует, очевидно, строить на других принципах.

5. ОБЕСПЕЧЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ ПРОЦЕССА РЕЗАНИЯ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ АДАПТИВНЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

Эффективность применения адаптивных систем в значительной степени зависит от того, насколько достоверно оцениваются огра­ ничения, определяющие область допустимых режимов обработки.

При черновой обработке часто проявляется ограничение, свя­ занное с вибрациями станка или, точнее, с потерей устойчивости при резании. В настоящем разделе рассматриваются возможности