DE2818112A1

DE2818112A1 - Verfahren zur mechanischen bearbeitung von werkstuecken mit aufwaermung

Info

Publication number: DE2818112A1
Application number: DE19782818112
Authority: DE
Inventors: David G Bychovskij
Original assignee: IZHORSKIJ ZAVOD; VNI PK T I ELEKTROSVAROTSCHNO
Current assignee: IZHORSKIJ ZAVOD; VNI PK T I ELEKTROSVAROTSCHNO
Priority date: 1977-04-25
Filing date: 1978-04-25
Publication date: 1978-11-02
Also published as: SE432215B; DE2818112C2; FR2388638A1; JPS6243819B2; FR2388638B1; JPS541474A; SE7803550L

Description

1. Vsesojuznyj Nautschno-Issledovatelskij, Proektno-Konstruktorskij i Technologitscheskij Institut Elektrosvarotschenogo Oborudovanija, Leningrad/UdSSR

2. Proizvodstvennoe Obedinenie "Ischorskij Zavod", Kolpino Leningradskoj oblast/UdSSR

P 69 564-M-61 25, April 1978 L/Br

VEBFAHREN ZUB MECHANISCHEN BEARBEITUNG VON WERKSTÜCKEN

MIT ATOViBMOTG

Die vorliegende Erfindung betrifft die Metallbearbeitung, und zwar Verfahren zur mechanischen Bearbeitung von Werkstücken mit Aufwärmung. Die Erfindung kann bei der Bearbeitung von gegossenen und geschmiedeten Gu^bIöcken und Rohlingen, mit harter Gußkruste oder aus

schwerbearbeitbaren Legierung, besonders mit einem erhöhten Gehalt an Mangan, bzw. Legierungen auf Nickelbasis sowie von Werkstücken mit auf die Oberfläche aufgeschmolzenen verschleißfesten Werkstoffen verwendet werden.

Es ist bekannt, daß die Erhöhung der Festigkeit von

von

Bauwerkstoffen eine Verschlechterung deren Bearbeitbarkeit zur Folge hat. Die Härten der im modernen Maschinenbau zur Verwendung kommenden Legierungen erreichen Werte in einer Größenordnung von 60 HRC, während die Härte der Schneidwerkzeuge einen Wert von 8ü bis VO HBC aufweist.

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Dabei ist eine weitere Steigerung der Festigkeitswerte der Schneidwerkzeuge praktisch unmöglich. Deshalb wird zur Zeit nach Verfahren gesucht, die ermöglichen, mit dem zur Verfügung stehenden Werkzeug Werkstoffe zu bearbeiten, darren Härte mit derjenigen des bearbeitenden Werkzeugs vergleichbar ist.

Es ist ein Verfahren zur mechanischen Bearbeitung von Werkstücken mit Aufwärmung bekannt

(Cn- Anmeldung Nr. 1351Ί4Ο)» bei dem der mit dem Schneidwerkzeug abzuhebende Werkstoff des Werkstücke unmittelbar vor dem Abheben einer intensiven lokalen Erwärmung mit Hilie eines Piasmatrone unterzogen wird. Die Leistung des Plasmatrons wird so eingestellt, daß die Temperatur der dem Abheben mit dem Schneidwerkzeug unterliegenden Bereiche des Werkstoffs bis auf ein Niveau erhöht wird, bei dem die Festigkeit dieses Werkstoffs abfällt, wodurch die Bearbeitung des Werkstücks mit dem Schneidwerkzeug erleichtert wird. Als plasmabildendes Gas wird im Plasmatron Argon verwendet.

Trotz einer Reihe von Vorteilen der Plasmaerwärmung des zu bearbeitenden Werkstücks, zu denen die Einfachheit, die hohe Dichte des Wärmestroms und die geringen Abmessungen des Arbeitswerkzeuge zu_v rechnen sind. besitzt dieses bekannte Verfahren nur ein eingeschränktes Anwendungsgebiet, es kenn insbesondere keine hohe Arbeitsleistung bei der Bearbeitung von Werkstoffen mit höherer Härte gewährleiten· Sas erklärt sich dadurch, daß

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solche Werkstoffe eine sehr schlechte Wärmeleitfähigkeit besitzen und nach dem Erreichen einer bestimmten Intensität des Wärmeströme führt eine weitere Erwärmung zu keiner Erhöhung der Temperatur in der Vorschubstiefe. Eine Erhöhung der ßchnxttgeschwindigkeit führt in diesem Pail zu einer Verminderung der Tiefe der erwärmten Werkstoffschicht, was eine Verminderung des Schneidwerkzeug^ orschubs er fordert und so die Bearbeitungsleistung herabsetzt.

Das genannte Verfahren ist ferner wenig effektiv bei der Drehbearbeitung von gegossenen oder geschmiedeten Rohlingen, die eine ungleichmäßige Massenverteilung relativ zu ihrer Drehachse bei der Bearbeitung aufweisen, _was zur Ursache eines Bruches der Maschine bei der Bearbeitung solcner Hohlinge mit hoher Drehzahl werden kann. Deshalb werden solche Rohlinge üblicherweise mit niedrigen Drehzahlen geschruppt, und in diesem Fall wäre zur Gewährleistung einer hohen Bearbeitungsleistung eine Erhöhung der Vorschub große des Schneidwerkzeugs erforderlich, was zum Schneiden von unerwärmten bzw. schwach erwärmten Werkstoff führt. Außerdem hat die Gußkruste solcher Rohlinge oft nichtmetallische Einschlüsse, deren Festigkeitswerte bei der Erwärmung nicht geändert werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur mechanischen Bearbeitung von Werkstücken mit Aufwärmung zu entwickeln, das eine Leistungserhöhung des Bearbeitungsvorgangs durch Herabsetzung der Schnittkräfte mittels einer zusätzlicher Einwirkung des Plagaastrahls

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auf die Schnittfläche des zu bearbeitenden Werkstücks gewährleistet.

Die:.!· Aufgabe wird dadurch gelöst, daß einem Verfahren zur mechanischen Bearbeitung von Werkstücken mit Aufwärmung, bei dem die dem Abheben mit dem Schneidwerkzeug unterliegenden Werkstoffabschnitte des zu bearbeitenden Werkstücks unmittelbar vor dem Abheben mit dem Schneidwerkzeug einer intensiven lokalen Erwärmung mit Hilfe eines Plasmastrahls auf eine solche Temperatur unterzogen werden, bei der die Festigkeit dieses Werkstoffs vermindert wird, erfindungsgemäli das Plasmatron vor dem Schneidwerkzeug so angeordnet wird, daü der Winkel zwischen der Richtung der Schnittgeschwindigkeit und dar Mxttel-

zu
linxe des Plasmastrahls bis 45 , ^lin'^f' der Winkel zwischen der Vorschub-richtung des Schneidwerkzeugs und der Mittellinie des Plasmastrahls von 10° bis 45° beträgt, wodurch der Werkstoff des Werkstücks unter Einwirkung des Plasmastrahls mit Ausbildung einer Rille an der Schnittfläche angeschnitten wird.

Der Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin,

daß durch den Plasmastrahl nicht nur eine Erwärmung der Schnittfläche des zu bearbeitenden Werkstücks, sondern ein der mechanischen Bearbeitung mit dem Schneidwerkzeug vorangehendes Plasmaschneiden dieser fläche vorgenommen wird. Die oben angegebenen Grenzen der Anstellwinkel des Plasmatrons gewährleisten optimale Bearbeitungsbedingungen. Bei geringeren Werten der genannten Winkel zeigt sich der Vorgang des Plasmaschneidens als wenig effektiv

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und bei höheren Werten derselben kann der durch den Plasmastrahl aufgeschmolzene Werkstoff auf die bearbeitete Fläche auftreffen. Die Leistungserhöhung bei der Bearbeitung von Werkstücken nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erklärt sich durch folgendes:

Die Rille, die an der Schnittfläche des zu bearbeitenden Werkstücks ausgebildet wird, gestattet es vor allem* die Durchwärmungstiefe des Werkstoffs in Vorschub richtung des Schneidwerkzeugs zu vergrößern, da der Plasmastrahl in die Rille eingesenkt wird, wobei infolge einer Vergrößerung der Wärmeübergangsfläche eine größere Wärmemenge in den werkstoff eingeführt wird. Außerdem verringert die an der Schnittfläche ausgebildete Rille den Querschnitt der durch das Schneidwerkzeug abzuhebenden Werketoffschicht und erleichtert die Verformung des abzuhebenden Spans, d.h. sie setzt die Belastung des Schneidwerkzeugs herab. Die Belastung des Schneidwerkzeugs wird auch dadurch herabgesetzt, daß die Rille an der Schnittfläche Spannungsanhäufungskerben ausbildet, die die SchnittKräfte vermindern.

Die vorstehend angegebenen Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens gestatten es, den Vorgang der mechanischen Bearbeitung in weiteren Grenzen zu steuern.

Die Rille kann in Abhängigkeit von den Eigenschaften des zu bearbeitenden Werkstoffs in verschiedene Abschnitte der Schnittfläche verlegt werden und unterschiedliche Abmessungen aufweisen.

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In einigen Fällen ist es zweckmäßig, im Laufe des gesamten Bearbeitungevorgangs den Abstand von der Rillenkante, die der bearbeiteten Oberfläche näher liegt, bis zu dieser bearbeiteten Oberfläche in den Grenzen von 0,5 bis 2 mm, die Breite a der Rille in den Grenzen 0,1C

4 a ^0,8C, wobei C die Breite der Schnittfläche ist, und die Tiefe b der Rille in den Grenzen 0,15S£b^ O_t9S, wobei

5 die Vorschubsgröße des Schnittwerkzeugs pro Umdrehung bzw. Schnitt ist, einzuhalten. Eine Rille mit geringeren Abmessungen wird keinen merklichen Einfluß auf die Erwärmung des Werkstoffs und auf die Größe der Schnittkräfte ausüben, und bei größeren Abmessungen der Rille kann die bearbeitete Oberflache beschädigt oder der aur das Schneidwerkzeug auftreffende Werkstoff überhitzt werden, was zum Bruch der Schneide des Schneidwerkzeugs führen kann.

In anderen Fallen kann die Tiefe der Rille im Laufe des gesamten Bearbeitungsvorgangs einen Wert aufweisen, der die Vorschuh-größe des Schneidwerkzeugs pro Umdrehung bzw. Schnitt mindestens um das 1,2fache überschreitet, wobei die Breite des Schnittflächenabschnitts zwischen der

dan bearbeiteten Oberfläche und der Rille nicht mehr als 0,8

-fache

der Breite des Schnittflächenabschnitts zwischen der zu bearbeitenden Oberfläche und der Rille beträgt.

Daβ erklärt sich dadurch, daß sich bei einer geringeren Rillentiefe die Schneide des Schneidwerkzeugs ständig in Bereich des auf die Schmelztemperatur erwärmten Werkstoffe befindet, wodurch der Bruch derselben hervor-

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gerufen wird. Das Verhältnis der Breiten der durch die Rille getrennten Schnittflächenabschnitte wird durch die unterschiedlichen Größen der Kräfte bestimmt, die auf die entsprechenden Teile der Schneide des Schneidwerkzeugs,

an

welche diesen Schnittflächenabschnitten anliegen, einwirken, wie das in der folgenden Beschreibung der Er-Cindung noch näher ausgeführt wird.

Die Rille kann auch einen Teil der zu bearbeitenden

einer Oberfläche in Tiefe in Vorschub-richtung erfassen, die die Vorschub-größe pro Umdrehung bzw. Schnitt/mindestens ^um^das Doppelte überschreitet.

Eine geringere Tiefe der Rille in Werkstücken aus Werkstoffen mit niedriger Wärmeleitfähigkeit gestattet es nicht, die erforderliche Wärmemenge in der abzuhebenden Schicht zu speichern.

Im folgenden wird die Erfindung anhand

von Ausführurif-sbeifipielen mit Be ζ up;

auf die Zeichnungen erläutert. Es zeigt:

flg. 1 ein Schema der gegenseitigen Anordnung von Plasmatron und Schneidwerkzeugs bei der mechanischen Bearbeitung des Werkstücks mit Aufwärmung gemäß der Erfindung; Pig. 2 einen Längsschnitt durch das Werkstück bei

der Bearbeitung nach einer ersten '-Ausführungsvariante der Erfindung;

Fig. 3 einen Längsschnitt durch das Werkstück bei

einer

der Bearbeitung nach anderen Ausführungs

variante der Erfindung; 809844/094?

Fig. 4 einen Längsschnitt durch das Werkstück bei

Aus der Bearbeitung nach einer weiteren führunge-

variante der Erindung und Pig. 5 einen Längsschnitt durch ein· Werkstück mit

großer Schnittflächenbreite bei der Bearbeitung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren. Ti₁J._n Werkstück 1 (Fig. 1) wird mit einem Plasmatron 2 und einem Schneidwerkzeug 3 z.B. auf einer (nicht dargestellten) Drehmaschine bearbeitet. Das Plasmatron 2 wird vor dem Schneidwerkzeug 3 am demselben (nicht dargestell-

•ΊΠ (!(MTI

ten) Support, das Schneidwerkzeug 5 befestigt ist, so angeordnet, daß in Abhängigkeit von den Abmessungen und dem Werkstoff des zu bearbeitenden Werkstücks Ί, der Vorechub-größe des Schneidwerkzeugs 3» der Schnittiefe und von dem Betriebszustand des Flasmatrons 2 der Winkel ^CP^ zwischen der Richtung der Schnittgeschwindigkeit V und der Mittellinie des Plasmastrahls des Plasmatrons 2 O⁰ bis 45° und der Winkel β zwischen der Mittellinie des Plasmastrahls des Plasmatrons 2 und der Vorschubsrichtung S des Schneidwerkzeugs 3 '>0° Die 45° beträgt. Dabei wird der Abstand H in cm von der Spitze des Schneidwerkzeugs 3 bis zum Schnittpunkt der Mittellinie des Plasmatrons d mit der Scünittfläcne 4 im Bereich O,OiVirH^iOV eingestellt, wobei V die Schnittgeschwindigkeit in cm/s ist, in Abhängigkeit von der Größe der Schnittgeschwindigkeit und der Leistung des verwendeten Plasmatrons 2.

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Mit dem Plasmastrahl des Flasmatrons 2 wird der Werkstoff des Werkstücks 1 auf einem Abschnitt 5 de r Schnittfläche 4 auf eine Temperatur erwärmt, bei der sich die Festigkeit des Werkstoffs des Werkstücks 1 vermindert. Außerdem wird durch die Einwirkung des Plasmastrahls der

Werkstoff im Abschnitt 5 der Schnittfläche 4· angeschnitten!

Relangen -^ > und bei der Umdrehung des Werkstücks 1 unter die Einwirkung des Plasmastrahls(immer neue Abschnitte des Werkstoffs^ , wodurch an der Schnittfläche 4· vor dem Schneidwerkzeug 3 eine Rille 6 ausgebildet wird. Danach wird eine Schicht des Werkstoffs zusammen mit der Rille 6 durch das Schneidwerkzeug 5 abgehoben.

Das Anschneiden des Werkstoffs an der Schnittfläche 4- wird durch Einstellung einer entsprechenden Leistung des Flasmatrons 2 und der Größe der Winkel c* und β in den oben angegebenen Grenzen gewährleistet. Bei einem Winkel _r9c größer als 4-5° und /oder einem Winkel β größer als 45° trifft der durch den Plasmastrahl aufgeschmolzene Werkstoff auf die bearbeitete Oberfläche 7 auf. Bei einem Winkel S kleiner als 10° wird der Plasmaschneid-▼organg wenig effektiv.

Zur Durchführung des erfindungsgemäiien Verfahrens wird ein Plasmatron verwendet, in dem als plasmabildendes Gas Luft dient. Es kann,z.B., das in der US -PS

3597b4-y, beschriebene Plasmatron verwendet werden. Die Verwendung von Luft als plasmabildendes Gas gewährleistet einen maximalen Effekt der Steigerung der Bearbeitungelei-

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stung dank folgender festgestellter unerwarteter Tatsache:

Für die rrö'ito Zahl von Schruppbetriebszu-

bei denen um

ständen, die Schnittiefβ die Vorschub-größe mindestens

2
ατή bis 3fache überschreitet, ist die maximale Ge-.

schwindigkeit des mechanischen Schneidens ohne Aufwärmung geringer als die Geschwindigkeit des Luftplasmaschneidens von Platten, deren Stärke der Vorschub-größe gleich ist. Es wurde festgestellt, daß die Geschwindigkeit V des Luftplasmaschneidens einer Stahlplatte Werte erreichen kann, die durch Beziehung

13,2

V ■ cm/s

bestimmt werden, wobei die b die Flattenstärke in cm ist. Der Ausbildungsvorgang der Rille 6 an der Schnittfläche 4 mit Hilfe des Flamastrahls kann als ein Plasmaschneidvorgang betrachtet werden, und deshalb steht bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur mechanischen Bearbeitung mit Aufwärmung eine Reserve zur Steigerung der Schnittgeschwindigkeit zur Verfügung. Wenn zum Beispiel die mechanische Bearbeitung von Werkstücken aus Stahl mit einem hohen Mangangehalt üblicherweise ohne Aufwärmung mit einer Geschwindigkeit von V«20 m/min ■ 33 cm/s bei einem Vorschub von S«1,5 mm/üm-

beträgt drehung durchgeführt wird, so bei der Verwendung der oben angegebenen Beziehung die Tiefe b der Rille 6, die durch den Plasmaetrahl bei dieser Schnittgeschwindigkeit

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ausgebildet werden kann;

b « lliL· » JlIx^ , υ,39 cm « 3,9 mm. V 33

Die Tiefe der erhaltenen Rille überschreitet also die Vorschub-größe S » 1,5 mm/Umdrehung. Deshalb wird der durch das Schneidwerkzeug 3 abzuhebende Span in zwei Teile unterteilt, wodurch eine Herabsetzung der auf das Schneid» werkzeug 3 einwirkenden Schnittkräfte gewährleistet, und

so die Standzeit desselben bei gegebener Schnittgeschwindigkeit verlängert wird.

Nach einer anderen Variante besteht die Möglichkeit, die Schnittgeschwindigkeit bzw. den Vorschub

bei gleicher Standzeit des Schneidwerkzeugs 3t wie bei der Durchführung der mechanischen Bearbeitung des Werkstücks ohne Aufwärmung, zu erhöhen.

Die Abmessung der Rille 6 und deren Lage an der Schnittfläche 4- werden durch die Wärme- und Temperaturleitfähigkeit des zu bearbeitenden Werkstoffs, die optimale Schnittemperatur des gegebenen Werkstoffs und die

von
Verteilung dessen Festigkeitseigenschaften über die Breite

der Schnittfläche 4 bestimmt.

In Fig. 2 ist der Längsschnitt durch ein Werkstück 1 dargestellt, das gemäß einer . V ariante

des erfindungsgemäßen Verfahrens bearbeitet wird, die in den fällen verwendet wird, wenn der zu bearbeitende Werkstoff eine ausreichend hohe Wärmeleitfähigkeit besitzt, und die größte Belastung des Schneidwerkzeuge *> auf dessen

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Spitze zukommt«. Der Abstand 1 von der der bearbeiteten Oberfläche 7 näher liegende Kante der Rille 6 bis zu dieser Oberfläche 7 wird im Ablauf des gesamten Bearbeitungsvorgangs im Bereich i von 0,5 bis ü mm in Abhängigkeit von der Schnittiefe und der erforderlichen Bearbeitungsgüte eiisgehelten. Dabei wird die Breite a der Rille 6 im

3ereieh von O^IG-ira 4o,8G₉ wobei G die Breite der Schnittfläche 4 ist, und die Tiefe b der Bille 6 im Bereich ^von O_t15S£-b -0,9S, wobei S die Vorschubsgröße des Schneidwerkzeugs 3 pro Umdrehung (im Falle der Drehbearbeitung) bzw«, pro Schnitt (im Falle der Hobelbearbeitung) ist, eingehalten«

In Fig« 5 ist der Längsschnitt durch ein Werkstück dargestellt, das entsprechend einer anderen Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens bearbeitet wird, die bei der Bearbeitung von warmfesten Stählen und Legierungen verwendet wird. Die Tiefe b der Rille 6 überschreitet die Vorschub-größe S pro Umdrehung (Drehbearbeitung) bzw« Schnitt (Holslbearbeitung) mindestensjum das 1,2fache. Nach dass Durchlauf des Schneidwerkzeugs 3 bleibt an der Schnittfläche 4 ein Rille 8 mit der Tiefe b^ und der Breite a^. zurück. Dabei wird die Schnittfläche 4 durch die Rille 6 in swei Teile 9 und 10 so unterteilt, daß die Breite des Teils 9 der Schnittfläche 4 zwischen der bearbeitetes Oberfläche 7 und der Rille 6 nicht mehr

das fache

als 0,8 der Breite des Teils 10 der Schnittfläche 4 zwischen der Rille 6 und .der zu bearbeitendes Oberfläche beträgt.

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Die ^riUiorp Tiefe b der Hille 6 gegenüber der Vorschub-große S pro Umdrehung bzw. Schnitt gestattet es, den durch das Schneidwerkzeug j> abzuhebenden Span in zwei Teile zu unterteilen, und infolge einer bedeutenden Verminderung des Querschnitts des abzuhebenden Spans die Krafteinwirkung auf das Schneidwerkzeug 3 herabzusetzen. Dabei wird ein Teil der Schneide des Schneidwerkzeug 3» durch den der Teil 10 der Schnittfläche 4 bearbeitet wird, in spannungsfrei * arbeiten. Infolgedessen setzt sich die G π namfck raf teinwirkung auf die Schneide wesentlich herab. Die Größe den Über ma fies der Tiefe der Rille 6 gegenüber der Vorschub-jrÖße pro Umdrehung bzw. Schnitt wird dadurch bestimmt, daß bei einer geringeren Tiefe der Rille 6 die Breite a^ der Rill£8, die an der Schnittfläche 4 nach dem Durchlauf des Schneidwerkzeugs 3 zurückbleibt, sehr klein sein wird; einige eventuell daran zurückgebliebenen Tropfen des Metalls können, auf die Spanfläche des Schneidwerkzeugs 3 gelangen, wodurch diese niedergeschmolzen und zerstört wird.

Die Lage der Rille 6 an der Schnittfläche 4 wird in diesem Fall erstens dadurch bestimmt, daß die Krafteinwirkung auf den einen Teil der Schneide des Schneidwerk-

an
zeuges 3* der dem Teil 9 der Schneidfläche 4 anliegt und

mit gebundener Zerspanung arbeitet,

stets größer als auf den anderen Teil der Schneide ist,

an
der dem Teil 10 der Schnittfläche 4 anliegt und

η
mit freier Zerspanung arbeitet, und zweitens da-

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durch, daß es erforderlich ist, Wärme zuzuführen und das durch die Spitze des Schneidwerkzeugs 3 abzuhebende Metall zu erwärmen, wo die Wärmeableitung bedeutend größer

an.
als in dem der zu bearbeitenden Oberfläche 11 anliegenden

Metall ist.

Nach dem Abheben der Schnittzugabe durch das Schneidwerkzeug 3 wird die Rille 6 an der Schnittfläche 4 nicht vollständig mit der Schnittzugabe entfernt, und deren zurückgebliebener Teil 8 gelangt bei der nächsten Umdrehung bzw. beim nächsten Schnitt unter die Einwirkung des Plasmastrahls des Flasmatrons 2 (Fig. 1), der diese bis auf die entsprechende Tiefe vertieft. Durch eine Wahl des Betriebszustands des Plasmatrons 2, der Schnittgeschwindigkeit und der Winkel <*- und β wird der Bearbeitungsvorgang so geführt, daß die Tiefe b^ der an der Schnittfläche 4 nach dem Durchlauf des Schneidwerkzeugs 3 zurückbleibenden Rille 8 (Fig. 3) während des gesamten Bearbeitungsvorgangs konstant bleibt und die Lage der Rille 6 an der Schnittfläche 4 relativ zu der bearbeiteten Oberfläche 7 unverändert erhalten bleibt.

Bei der Bearbeitung von Gußwerkstücken, besonders von Schleudergußrohren, wird die größte Belastung der Schneide des Schneidwerkzeugs 3 durch die Oberflächenschicht dieser Werkstücke erzeugt, die in der Regel eine große Menge an Sand und anderen abreibenden Einschlüssen enthält. In diesen fällen wird die Rille 6 (Fig. 4) so angeordnet, daß sie einen Teil der zu bearbeitenden Oberfläche 11 in eine Tiefe

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-η

in Vorschub-dichtung des Schneidwerkzeugs 3 einnimmt, die die Vorschub ..größe S pro Umdrehung bzw. Schnitt mindestens um das Doppelte überschreitet.

W enn die Schnittfläche 4 eine genügend große Breite hat, z.B. 25-40 mm erreicht, und es ist/unmöglich mit Hilfe der Rille 6, die einen Teil der zu bearbeitenden Oberfläche 11 einnimmt, eine Durchwärmung der der Spitze des Schneidwerkzeugs 3 anliegenden Zone vorzunehmen, wird

weitere

an der Schnittfläche 4- noch eine Rille 12 (Fig. 5) ausgebildet, die die gleiche relative Lage und die gleichen Abmessungen hat, wie das für die Rille 6 bei der Beschreibung der Pig. 2 angegeben iet.

Beisgiel_1

Das erfindungsgemäße Verfahren wurde beim Schruppen von zylindrischen Gußstücken aus kohlenstoffarmen Kesselstahl, die nach dem Vakuum-Lichtbogen-Umschmelzverfahren erhalten worden waren, geprüft. Der Durchmesser der Gußstücke betrug 13^0 mm, die Länge etwa 5000 mm und die Masse 4-1-42 Tonnen. Auf der Oberfläche der Gußstücke war eine Gußkruste mit einem Mangengehalt bis 30% vorhanden. Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wurde das Plasmatron des Typs ΠΒΡ-402 verwendet, das in der US - PS

3597549 beschrieben ist. Das Plasmatron

wurde unter Winkeln <,i ■ 7°» J> - 17° (Pig- 1) in einem Abstand H ■ 370 mm angeordnet. Der Lichtbogenstrom betrug 250 A₁ die Spannung am Lichtbogen war 190 V . An der

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Schnittfläche» deren Breite wegen der Ungleichmäßigkeit der Schnitt zugab θ von 15 mm bis 'dO mm geändert wurde, war eine Eilie ait einer Breite von 10 mm und einer Tiefe von O₄5 bus ausgebildet» Der Vorschub des Schneidwerkzeugs aus Hartmetall betrug 2,5 sgjb pro Umdrehung. Dabei war die Schnittgeschvjiadigkeit 30 m/Ein uad die durchschnittliche

betrug
Standzeit des Sehneidwerkssugs 57 Minuten.

Bei der Bearbeitung gleicher Gußstücke aus niedrig legiertem Stahl wurde ein unter Winkeln von &C- i\£. und β σ 38° ia eisern Abstand von H * 350 mm angeordnetes Plasmatron des Typs ΠΒΡ-Ι verwendet. Der Lichtbogenatrom betrug 2?0 I₁ die Spannung am Lichtbogen war 170 V₄ An der Schnittfläche mit einer Breite von 7 bis iO mm wurde eine HiIIe mit einer Breite von 2 am und einer Tiefe von 1,8 im ausgebildet. Der Vorschub des Schneidwerkzeuge aus Hartmetall betrug 2,5 mm/Umdrehung. Die Schnittgeschwindigkeit war 25 m/ain und die durchschnittliche Standbot, rup;

seit das Schneidwerksauge 50 Minuten.

Beis|>iel_3.

Bei der Bearbeitung gleicher Gußstücken aus nichtrostendem Stahl 0X18H10T wurde ein Plasmatron des 2iyps ΠΒΡ-402 verwendet, das unter Winkeln von oC . 15⁰, β « in einem Abstand H » 370 mm angeordnet war. Der Lichtbogenstrom betrug 250 A, die Spannung am Lichtbogen war 180 V gleich. An der Schnittfläche mit einer Breite von 12 bia

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15 nun wurde eine Rille mit einer Breite von 7 mm und einer Tiefe von 1,2 mm ausgebildet. Der Vorschub dee Schneid werkzeugs aus Hartmetall betrug 2,5 mm/Umdrehung. Die

Schnittgeschwindigkeit war 34,5 m/min und die durchschnitt betrug liehe Standzeit dee Schneidwerkzeugs 75 Minuten .

Das erfindungsgemäße Verfahren wurde bei der Drehbearbeitung von Gußstücken aus der Nickellegierung XH67BMTK) mit einem Durchmesser von 300 mm und einer Länge von 1700 mm geprüft .Ein Plasmatron des Typs ΠΒΡ-402 war unter Winkeln von oLm 12°und β - 32° in einem Abstand H- 270 mm angeordnet. Der Lichtbogenstrom betrug 250A, die Spannung am Lichtbogen war 180 V. An der Schnittfläche mit einer Breite von 10 bis 12 mm wurde eine Rille mit einer Tiefe von 2,5 mm und einer Breite von 6 mm ausgebildet. Der Vorschub des Schneidwerkzeugs aus Hartmetall betrug 1,75 mm/Umdrehung. Die Schnittgeschwindigkeit war 12 m/min,

betrug die Standzeit des Schneidwerkzeugs 60 Minuten .

DaB erfindungsgemätte Verfahren wurde bei der Bearbeitung eines Schleudergußrohrs aus der Legierung 40X27H4J[ mit einem Durchmesser von 700 mm und einer Wandstärke von 120 mm geprüft. An der Oberfläche war eine 3-5 mm tiefe Schicht von mit Quarzsand gesintertem Metall vorhanden. Ein Plasmatron des Typs ΠΒ0-402 wurde unter Winkeln von oC ■ 15° und Ji - 27° in einem Abstand von H ■ 430 mm an-

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geordnet. Der Lichtboge&strom betrug 300 A, die Spannung am Lichtbogen war 180 V gleich. An der Schnittfläche wurde eine Hille mit einer Breit® von 5 sim und einer Tiefe von 2,5 nun ausgebildet, die die au bearbeitende Oberfläche einnahm. Die Schnittgeschwindigkeit betrug 11 m/min bei einem Vorschub des Schneidwerkzeugs von 1,03 mm/Umdrehung. Die

betrug

Standzeit des Schneidwerkzeugs aus Hartmetall T20 Minuten .

Aus den angeführten Beispielen ist also ersichtlich, daß das erfindungsgemäße Verfahren die Leistung des Bearbeitungsvorgangs unter wesentlicher Herabsetzung des Verbrauchs an Schneidwerkzeug zu erhöhen gestattet.

ORIGINAL INSPECTED 809844/0947

Claims

P 59 564-M-61 25. April 1978 PATENTANSPRÜCHE :

1._yVerfahren zur mechanischen Bearbeitung von Werketücken mit Aufwärmung, bei dem die dem Abheben mit dem Schneidwerkzeug unterliegenden Werkotoffabschnitte des zu bearbeitenden Werkstücke unmittelbar vor dem Abheben mit dem Schneidwerkzeug einer intensivem lokalen Erwärmung mit Hilfe eines Plasmastrahls auf eine solche Temperatur unterzogen werden, bei der die Festigkeit dieses Werkstoffs vermindert wird, dadurch gekennzeichnet, dali das Plasmatron (2) vor dem Schneidwerkzeug (^) so angeordnet wird, daii der Winkel zwischen der Bichtung der Schnittgeschwindigkeit und der Mittel-

zu _o

linie des Plasmastrahls bis 45 , und der Winkel zwischen der VorschuD-richtung des Schneidwerkzeugs (3) und der Mittellinie des Plasmastrahls 10° bis 45° beträgt, und der Werkstoff des Werkstücks (1) unter Einwirkung des Plasmastrahls mit Ausbildung einer Rille (6) an der Schnittfläche (4) angeschnitten wird.

2. Verfahren zur mechanischen Bearbeitung von Werkstücken nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß während des gesamten Bearbeitungsvorgangs der Abstand von der Kante der Rille (6), die der bearbeiteten Oberfläche (7) näher liegt, bis zu dieser bearbeiteten Oberfläche (7) in) Bereich . von 0,5 bis 2 mm, die-Breite a der Rille (6) im Bereich von O,1C;S a ^0,8C, wobei C die Breite der Schnittfläche (4) ist, und die Tiefe b der Rille (6) im Bereich von 0,15S^ b ^0,9S, wo-

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bei S die Vorschub-größe des Schneidwerkzeugs (3) pro Umdrehung bzw. Schnitt ist, .gehalten werden.

3. Verfahren zur mechanischen Bearbeitung von Werkstücken nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß während des gesamten Bearbeitungsvorgangs die Tiefe der Hille (6) eine Größe aufweist, die die Vorschub-größe des Schneidwerkzeugs (3) pro Umdrehung bzw. Schnitt mindestensfum das 1,2fache überschreitet, wobei die Breite des Abschnitts (9) der Schnittfläche (4-) zwischen der bearbeiteten Oberfläche (7) und der Rille (6)

(Jas fache

nicht mehr als 0,8 der Breite des Abschnitts (1O) der Schnittfläche (4) zwischen der zu bearbeitenden Oberfläche (11) und der Rille (6) beträgt.

4. Verfahren zur mechanischen Bearbeitung von Werkstücken nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die Rille (6) einen Teil der zu bearbeitenden Oberfläche (11) in einer Tiefe in Vorschub-richtung einnimmt, die die Vorschub-größe pro Umdrehung bzw. Schnitt mindestens].um das Doppelte überschreitet.

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