BG61559B1

BG61559B1 - Method and device for cooling the machining zone in materialcutting

Info

Publication number: BG61559B1
Application number: BG98834A
Authority: BG
Inventors: Izjaslav D Akhmetzjanov; Atik Zamman
Original assignee: Izjaslav D Akhmetzjanov; Atik Zamman
Priority date: 1992-10-07
Filing date: 1994-06-06
Publication date: 1997-12-30
Also published as: WO1994007631A1; CZ139594A3; CA2124558A1; SK69594A3; AU4362093A; HUT69911A; FI942658A; JPH07501989A; NO942052L; NO942052D0; RU2037388C1; US5551324A; EP0620066A1; FI942658A0; HU9401702D0; AU663202B2; BR9305651A; BG98834A; EP0620066A4

Description

(54) МЕТОД ЗА ОХЛАЖДАНЕ ЗОНАТА НА ОБРАБОТКА ПРИ РЯЗАНЕ НА МАТЕРИАЛИ И УСТРОЙСТВО ЗА НЕГОВОТО ОСЪЩЕСТВЯВАНЕ

Област на техниката

Изобретението се отнася до метод за охлаждане зоната на обработка при рязане на материали и устройство за неговото осъществяване. Методът може да се използва при обработка на материали чрез рязане, а именно при струговане, фрезоване, свредловане, зъбофрезоване и други подобни. Устройството за охлаждане зоната на обработка при рязане на материали може да се използва при познатите стругове, в това число такива с програмно управление, в автоматични и роторни линии и робототехнически комплекси.

Предшестващо ниво на техниката

Известен е метод за обработка на материали чрез рязане (SU 1483205), при който през ускорителна тръба се подава сгъстен въздух в средство за йонизация на въздушния поток. За йонизацията на въздушния поток се използва коронен разряд. При подаване на ток към корониращия електрод възниква коронен разряд, под действието на чието електрическо поле става йонизация и озониране на въздуха. Йонизираният и озониран въздушен поток се подава чрез дюза в зоната на рязане. Той охлажда режещия инструмент и обработвания материал. Освен това, йонизираният въздушен поток ускорява образуването на тънък окисен слой на повърхностите на обработвания материал и режещия инструмент. Този окисен слой служи като смазка в процеса на рязане, която понижава триенето, а следователно намалява топлоотделянето в зоната на рязане.

Въпреки това, този метод не може да осигури достатъчно ефективно охлаждане и смазване на повърхностите на обработвания материал и режещия инструмент. В зоната на рязане възникват значителни конвективни и газодинамични потоци, които възпрепятстват попадането в зоната на рязане на йонизирания и озониран въздушен поток. Това намалява вероятността да се образува надежден окисен слой върху обработваната повърхност и режещия инструмент, което понижава издръжливостта на инструмента и качеството на обработка на повърхността.

Описаният по-горе метод може да се осъществи със средство за обработка на материали чрез рязане (SU 1483205), съдържащо източник на ток с отрицателна полярност, възел 5 за създаване на въздушен поток и средство към източника на ток. Средството за йонизация на въздуха, само по себе си, представлява цилиндър с разположен по дължината на оста му корониращ електрод. Възелът за създаване : 10 на въздушния поток съдържа източник на сгъстен въздух, който е съединен с входа на сред-; ството за йонизация на въздушния поток.

Устройството има същите недостатъци, както и описания по-горе метод.

Техническа същност на изобретението

Задачата на изобретението е да се създаде метод за охлаждане зоната на обработка при рязане на материали, който ще осигури 20 подаването в зоната на рязане на газообразна смазочно-охлаждаща среда с достатъчна скорост и регулируеми физико-химически параметри, които ще позволяват да се получи достатъчна и равномерна дебелина на окисния 25 слой върху взаимодействащите повърхности на материала и режещия инструмент и ефективно отвеждане на топлината от зоната на рязане, а също така създаване на устройство за осъществяване на този метод.

3Q Задачата се решава, като при метода за охлаждане зоната на обработка при рязане на материали в зоната на рязане се подава газообразна смазочно-охлаждаща среда, обработена в йонизатор в поле на коронен разряд.

Газообразната смазочно-охлаждаща среда се подава в зоната на рязане със скорост, не помалка от скоростта на рязане, и за възбуждане на коронния разряд се използва регулируем електрически ток, чиято сила се изменя в 40 съответствие с изменението на скоростта на подаване на газообразната смазочно-охлаждаща среда.

Целесъобразно е при изменение скоростта на подаване на газообразната смазочно-ох45 лаждаща среда пропорционално да се измени и силата на електрическия ток.

За някои обработваеми материали, например автоматните стомани, е необходимо силата на електрическия ток да се изменя пра50 вопропорционално на изменението на скоростта на подаване на газообразната смазочно-охлаждаща среда.

Целесъобразно е за възбуждане на коронния разряд да се използва стабилизиран електрически ток. Това ще осигури най-добро съгласуване на изменението на силата на регулируемия електрически ток в зависимост от скоростта на подаване на газообразната смазочно-охлаждаща среда.

Устройството за охлаждане зоната на обработка при рязане на материали, с което се осъществява методът, съдържа йонизатор, свързан чрез магистрала с източник, подаващ газообразната смазочно-охлаждаща среда. Йонизаторът има корпус с изходна дюза, насочена в зоната на рязане, корониращ електрод, разположен в корпуса, и източник на захранване, електрически свързан с корониращия електрод. Съгласно изобретението към магистралата за подаване на газообразната смазочно-охлаждаща среда е включен регулатор на скоростта на подаване на тази среда.

Предимствата на изобретението се състоят в това, че при обработката на материала в зоната на рязане се образуват конвективни и газодинамични потоци, които възпрепятстват попадането на потока газообразна смазочно-охлаждаща среда в зоната на обработка. За предотвратяване на това е необходимо скоростта на подаване на газообразната среда да се поддържа не по-малка от скоростта на рязане. Използването на стабилизиран електрически ток за възбуждане на коронния разряд позволява да се получи в процеса на обработка стабилна степен на йонизация на газообразната среда. Това води до образуването върху повърхностите на обработвания материал и режещия инструмент на равномерен окисен слой, който служи като смазка в процеса на обработка. В резултат се повишават износоустойчивостта на инструмента, производителността и качеството на обработка.

Освен това изменението на силата на електрическия ток позволява в процеса на обработка, при изменение скоростта на подаване на газообразната смазочно-охлаждаща среда, да се поддържа необходимата степен на нейната йонизация, което също повишава качеството на обработка и се получават добри резултати при различни материали и режими на обработка.

Пропорционалното изменение на силата на електрически ток позволява да се поддържат необходимата степен на йонизация на средата и нейната химическа активност, което осигурява висококачествена обработка и повишава дълготрайността на режещия инструмент.

Описание на приложените фигури

Изобретението се пояснява чрез подробно описан конкретен пример на неговото изпълнение, показан на приложената фигура, на която схематично е показано устройството за охлаждане зоната на обработка при рязане на материали, чиято работа се осъществява в съответствие с метода съгласно изобретението.

Примерно изпълнение на изобретението

Устройството за охлаждане зоната на обработка при рязане на материали съдържа йонизатор 1 с произволна конструкция с корониращ електрод 2, например отрицателен източник 3 за подаване на газообразната смазочноохлаждаща среда, източник 4 на захранване, включен към корониращия електрод 2, регулатор 5 на скоростта на подаване на газообразната смазочно-охлаждаща среда и управляем стабилизатор 6 на силата на изходния електрически ток във веригата на захранване.

Йонизаторът 1 има кух корпус 7, явяващ се например положителен електрод, с изходна дюза 8, насочена към зоната на рязане като в корпуса 7, по дължината на неговата ос, е разположен корониращ електрод 2, включен към източник 4 на захранване, в качеството на който се използва източник на променлив ток или източник на ток с отрицателна или положителна полярност, като изборът зависи от материала на заготовката, режещия инструмент, режимите на рязане и състава на газообразната смазочно-охлаждаща технологична среда.

Корпусът 7 е свързан чрез магистрала 9 с източника 3, подаващ газообразната смазочно-охлаждаща среда, например сгъстен въздух, който при преминаването си през корпус 7 взаимодейства с полето на коронен разряд, възникнало между корониращия електрод 2 и корпуса 7, йонизира се с едновременно образуване на озон и във вид на насочен поток се подава чрез дюза 8 в зоната на рязане.

Регулаторът 5 на скоростта на подаване на газообразната смазочно-охлаждаща среда е включен към магистралата 9 и е изпълнен във вид на известно устройство, осигуряващо поддържане в определени граници на скорост на подаване на средата, не по-малка от скоростта на рязане. В качеството на такова средство може да се използва например вентил, чийто изпълнителен орган може да се управлява ръчно - по показания на прибори, измерващи скоростта на рязане, или автоматично - чрез сигнал от датчик 10, инсталиран върху обработвания детайл 11 и показан с пунктир, при което връзката на датчика 10 с регулатора 5 също е показана с пунктир.

Управляемият стабилизатор 6 на силата на изходния електрически ток е включен към веригата на захранване на корониращия електрод 2, между източника 4 на захранване и йонизатора 1, и е изпълнен като известен електрически стабилизатор на ток, например електронен усилвател с отрицателна обратна връзка по тока или както е показано на фигурата два последователно свързани постоянен и променлив резистор 12 и 13, със сумарно значение на съпротивленията, по-голямо от съпротивлението на коронния разряд, осигуряващи регулирането на силата на електрическия ток в съответствие с изменението скоростта на подаване на газообразната смазочно-охлаждаща среда. При това, управлението на изпълнителния механизъм 14 на резистор 13 може да се осъществява ръчно - в съответствие с изменението на положението на изпълнителния орган на регулатора 5, или автоматично - ако входът на изпълнителния механизъм 14 на резистор 13 е свързан с изхода на изпълнителния орган на регулатор 5. Връзката 15 е показана с пунктир.

Източникът 4 на захранване и йонизаторът 1 са свързани към шини 16 с нулев потенциал.

Изобретението се пояснява със следните примери.

Пример 1. На струг чрез рязане се обработва детайл от стомана 20Г, като се използва режещ инструмент МС - 1460, при което скоростта на рязане е 160 m/min и скоростта на подаване на газообразната смазочно-охлаждаща среда е 600 m/min. За възбуждане на коронния разряд се използва електрически ток със сила 60μΑ. При изменение скоростта на рязане и установяването й на 250 m/min, скоростта на подаване на газообразната смазочно-охлаждаща среда е 900 m/min, като при това силата на електрическия ток, регулиран от стабилизатора, се изменя пропорционално и става 80 μΑ.

В резултат, трайността на инструмента от 34 и 19 min при прототипа, вследствие на обработката чрез предлагания метод става съответно 61 и 31 min.

Пример 2. На фрезмашина се обработва чрез рязане детайл от стомана 45, като фрезите са от сплав Р6М5. Скоростта на рязане е 15 m/min, а скоростта на подаване на газообразната смазочно-охлаждаща среда е 120 m/min. За възбуждане на коронния разряд се използва електрически ток със сила 50 μΑ. При изменение на скоростта на рязане и установяването й на 25 m/min скоростта на подаване на газообразната смазочно-охлаждаща среда е 200 m/min, като при това силата на електрическия ток, регулиран от стабилизатора, се изменя правопропорционално и става 80 μΑ.

При това трайността на фрезите в сравнение с прототипа се увеличава и в двата случая 1,45 пъти.

Приложение (използване) на изобретението

Действието на устройството съгласно метода е следното.

При обработка чрез рязане обработваемият детайл 11 се привежда към въртене със зададена скорост V. Към неговата повърхност се подвежда режещият инструмент 17 и при техния контакт и взаимно относително преместване детайлът се обработва чрез рязане. Скоростта на рязане се установява в съответствие с избраната технология и се изменя в зависимост от материала на заготовката, режещия инструмент, типа на използваното оборудване и т.н.

Едновременно с обработката на детайла в зоната на рязане се подава газообразната смазочно-охлаждаща среда - йонизиран и озониран въздушен поток, който се създава по известния начин в полето на коронен разряд в йонизатора и се подава във вид на насочен поток чрез дюза 8 на корпуса 7. Потокът йонизиран въздух охлажда режещия инструмент 17 и обработвания материал на детайла 11. Освен това, йонизираният въздушен поток ускорява образуването на тънък окисен слой на повърхностите на обработвания детайл и режещия инструмент, който служи като смазка и намалява топлоотделянето в зоната на рязане.

В съответствие с установената или изменена скорост на рязане, чрез регулатор 5 се задава скорост VI на подаване на газообразната смазочно-охлаждаща среда, която е равна или по-голяма от скоростта на рязане. Това 5 позволява на потока газообразна смазочно-охлаждаща среда да преодолее конвективните и газодинамични въздушни потоци, възникващи в зоната на рязане.

За поддържането на параметрите на йонизирания въздушен поток на зададено равнище в съответствие с установената или изменена скорост на рязане, за да се възбуди коронният разряд в йонизатора, се използва регулируем стабилизиран електрически ток, като започвайки от 1 цА, силата му се определя в съответствие с изменението на скоростта V1 на подаване на газообразната смазочно-охлаждаща среда. Затова от изхода на регулатора 5 се подава управляващ сигнал към входа на управляемия стабилизатор 6, т.е. резистор 13, който изменя силата на електрическия ток пропорционално или правопропорционално на изменението на скоростта на подаване на газообразната среда, зависещо от вида на обработката, типа на обработваемия материал и режещия инструмент.

Регулирането на силата на стабилизирания ток започва от 1цА и е обусловено от това, че при сила на тока, по-малка от ΙμΑ, в йонизатора не възниква коронен разряд.

Claims

Патентни претенции

1. Метод за охлаждане зоната на обработка при рязане на материали, при който в зоната на рязане се подава газообразна смазочно-охлаждаща среда, обработена в йонизатор (1) в поле на коронен разряд, характери10 зиращ се с това, че газообразната смазочноохлаждаща среда се подава в зоната на рязане със скорост, не по-малка от скоростта на рязане, а за възбуждане на коронния разряд се използва регулируем електрически ток, чиято сила се изменя в съответствие с изменението на скоростта на подаване на газообразната смазочно-охлаждаща среда.
2. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че за възбуждане на коронния разряд се използва регулируем стабилизиран електрически ток.
3. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че силата на електрическия ток се изменя пропорционално на изменението на скоростта на подаване на газообразната смазочно-охлаждаща среда.
4. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че силата на електрическия ток се изменя правопропорционално на изменението на скоростта на подаване на газообразната смазочно-охлаждаща среда.
5. Устройство за охлаждане зоната на обработка при рязане на материали, осъществяващо метода съгласно претенция 1, съдържащо йонизатор (1), имащ корпус (7) с изходна дюза (8), насочена в зоната на рязане, свързан чрез магистрала (9) с източник (3), подаващ газообразната смазочно-охлаждаща среда, корониращ електрод (2), разположен в корпуса (7) и източник на захранване (4), електрически свързан с корониращия електор (2), характеризиращ се с това, че към магистралата (9) за подаване на газообразната смазочно-охлаждаща среда е включен регулатор (5) на скоростта на подаване на средата.