RU2106232C1

RU2106232C1 - Multiple-jet oxygen cutting method and apparatus

Info

Publication number: RU2106232C1
Application number: RU96118189/02A
Authority: RU
Inventors: Г.К. Сухинин; Н.И. Никифоров
Original assignee: Государственное предприятие "ВНИИавтогенмаш"
Priority date: 1996-09-12
Filing date: 1996-09-12
Publication date: 1998-03-10

Abstract

FIELD: mechanical engineering and ship building, in particular, mechanized cutting of parts from sheet material. SUBSTANCE: method involves providing basic cutting oxygen jet extending through apex of scalene triangle along cutting axis and two additional jets flowing following basic jet and extending through two other apexes of triangle, with all jets falling in direction perpendicular to surface of metal to be cut. Cutter is fixed in support for rotation about axis of basic cutting oxygen jet. Additional openings of cutting jets in tip are equally spaced one relative to another and to basic jet, with space being equal to two-three diameters of basic jet outlet opening. EFFECT: increased efficiency, simplified method, wider operational capabilities and improved quality of parts cut by such method. 3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к кислородной резке и может быть использовано для механизированной кислородной резки деталей в машиностроении, судостроении и др. из листа без последующей обработки. Известен способ кислородной резки двумя соплами [1]. Первое сопло, наклоненное под углом ± 35 к вертикали, осуществляет предварительную резку, а второе, расположенное на несколько миллиметров сзади первого и под углом 90^oC к разрезаемой плите, - окончательную резку. Недостатком способа резки является невозможность обработки криволинейных деталей.The invention relates to oxygen cutting and can be used for mechanized oxygen cutting of parts in mechanical engineering, shipbuilding, etc. from a sheet without further processing. A known method of oxygen cutting with two nozzles [1]. The first nozzle, inclined at an angle of ± 35 to the vertical, performs preliminary cutting, and the second, located a few millimeters behind the first and at an angle of 90 ^o C to the cut plate, final cutting. The disadvantage of the cutting method is the inability to process curved parts.

Наиболее близким к изобретению является способ кислородной резки с использованием основной струи режущего кислорода, проходящей через вершину равнобедренного треугольника, расположенную на оси реза и двух дополнительных струй, проходящих через две другие вершины на одинаковом расстоянии от основной [2]. Все три струи расположены под углом 5-30^oC к обрабатываемой поверхности. В качестве прототипа предлагаемого устройства выбрано решение [3], которое содержит резак с мундштуком, в котором выполнены три канала для подачи основной и дополнительных струй режущего кислорода, расположенных по углам треугольника, хвостовиком и штуцерами для подвода газа, соединенными с каналами мундштука.Closest to the invention is a method of oxygen cutting using the main jet of cutting oxygen passing through the top of an isosceles triangle located on the axis of the cut and two additional jets passing through two other vertices at the same distance from the main [2]. All three jets are located at an angle of 5-30 ^o C to the work surface. As a prototype of the proposed device, the solution [3] was selected, which contains a cutter with a mouthpiece, in which there are three channels for supplying the main and additional jets of cutting oxygen located at the corners of the triangle, a shank and fittings for supplying gas connected to the channels of the mouthpiece.

Оба технические решения как наиболее близкие по технической сущности выбраны за прототипы. Наиболее существенным недостатком указанных решений является расположение струй под углом к поверхности, что не обеспечивает вырезку фигурных деталей из листовой стали. Both technical solutions as the closest in technical essence are selected for the prototypes. The most significant drawback of these solutions is the location of the jets at an angle to the surface, which does not allow the cutting of shaped parts from sheet steel.

В основу настоящего изобретения положена задача создания способа фигурной многоструйной кислородной резки листовой стали и устройства для его осуществления, которые бы обеспечили высокое качество поверхности реза при вырезке деталей из листа и не требовали дальнейшей механической обработки при изготовлении различных деталей машин (пар скольжения, деталей, работающих при знакопеременных нагрузках и т, п.). The basis of the present invention is the creation of a method of figured multi-jet oxygen cutting of sheet steel and a device for its implementation, which would ensure a high quality of the cut surface when cutting parts from the sheet and do not require further machining in the manufacture of various machine parts (sliding pairs, parts working with alternating loads, etc., t.).

Указанная задача решается тем, что способ содержит основную струю режущего кислорода и две дополнительные режущие струи, которые располагают позади основной и на одинаковом расстоянии от нее по оси реза, и согласно изобретению режущие струи подают перпендикулярно поверхности разрезаемого металла, при этом дополнительные режущие струи располагают на расстоянии друг от друга, равном расстоянию от основной струи режущего кислорода, образуя на поверхности металла равносторонний треугольник, вершинами которого являются центры режущих струй и который в процессе резки поворачивают вокруг оси основной струи таким образом чтобы его ось симметрии, проходящая через эту ось, была параллельна касательной в каждой точке обрабатываемого контура, причем дополнительные струи подают или одновременно, или поочередно и это реализуется в устройстве, представляющем собой резак с мундштуком, в котором выполнены три канала для подачи основной и дополнительных режущих струй, расположенных по углам треугольника, хвостовиком и штуцерами для подвода газов, соединенными с каналами мундштука. Согласно изобретению резак закреплен в суппорте с возможностью поворота относительно канала подачи основной струи режущего кислорода, при этом каналы расположены на одинаковом расстоянии друг от друга, равном двум, трем диаметрам канала основной струи. Таким образом высокое качество поверхности реза при фигурной вырезке деталей из листа достигается путем последовательной резки металла основной режущей струей, а затем зачистки поверхности реза дополнительной режущей струей при направлении ее перпендикулярно поверхности обрабатываемого металла и расположении дополнительных струй в вершинах равностороннего треугольника на расстоянии равном двум-трем диаметрам выходного отверстия основной струи. This problem is solved in that the method contains a main jet of cutting oxygen and two additional cutting jets that are located behind the main and at the same distance from it along the cutting axis, and according to the invention, the cutting jets are fed perpendicular to the surface of the metal being cut, while the additional cutting jets are placed on distance from each other, equal to the distance from the main jet of cutting oxygen, forming an equilateral triangle on the surface of the metal, the vertices of which are the centers of the cutting which, during the cutting process, is rotated around the axis of the main jet so that its axis of symmetry passing through this axis is parallel to the tangent at each point of the contour being processed, and additional jets are fed either simultaneously or alternately and this is realized in the device, which is a cutter with a mouthpiece, in which there are three channels for supplying the main and additional cutting jets located at the corners of the triangle, a shank and fittings for supplying gases connected to the channels of the mouthpiece . According to the invention, the cutter is fixed in the caliper with the possibility of rotation relative to the feed channel of the main stream of cutting oxygen, while the channels are located at the same distance from each other, equal to two, three diameters of the main stream channel. Thus, the high quality of the cutting surface during the figured cutting of parts from the sheet is achieved by sequentially cutting the metal with the main cutting jet, and then cleaning the cutting surface with the additional cutting jet when its direction is perpendicular to the surface of the metal being processed and the location of the additional jets in the vertices of an equilateral triangle at a distance of two to three the diameters of the outlet of the main jet.

На фиг.1 схематически изображен предлагаемый способ фигурной многоструйной кислородной резки; на фиг.2 - устройство для реализации способа. Figure 1 schematically depicts the proposed method of curly multi-jet oxygen cutting; figure 2 - device for implementing the method.

Способ фигурной многоструйной кислородной резки заключается в использовании основной режущей струи 3 (фиг.1), центр которой "О" совпадает с осью реза, двух дополнительных режущих струй 1 и 2, расположенных за основной с центрами в точках "O₁" и "O₂" Все три струи направлены перпендикулярно поверхности разрезаемого металла, а их центры O,O₁,O₂ располагают в вершинах равностороннего треугольника, так что его стороны равны друг другу и составляют два - три диаметра выходного канала основной режущей струи (d_вых), т.е. OO₁=OO₂=O₁O₂=(2-3)d_вых.The method of figured multi-jet oxygen cutting is to use the main cutting jet 3 (figure 1), the center of which "O" coincides with the axis of the cut, two additional cutting jets 1 and 2, located behind the main one with centers at the points "O ₁ " and "O ₂ "All three jets are directed perpendicular to the surface of the metal being cut, and their centers O, O ₁ , O ₂ are located at the vertices of an equilateral triangle, so that its sides are equal to each other and make up two to three diameters of the output channel of the main cutting jet (d _o ), those. OO ₁ = OO ₂ = O ₁ O ₂ = (2-3) d _out .

Основная режущая струя, находящаяся впереди по направлению резки прорезает металл на всю глубину, а ее динамическое воздействие на жидкий расплав приводит к выдавливанию части жидкого расплава за струю и застыванию на поверхности реза регулярных бороздок. В случае работы вырезанных кислородной резкой деталей при знакопеременных нагрузках снижается их предел прочности, а для пар скольжения наличие бороздок уменьшает КПД, пары. Расположенные вслед за основной 3 струей две дополнительные режущие струи 1 и 2 срезают с поверхности реза 4 слой металла с глубокими бороздками, вследствие чего шероховатость поверхности реза 5 после многоструйной резки уменьшается на порядок. Для соблюдения заданной геометрии реза при вырезке фигурных деталей систему струй вращают вокруг центра основной режущей струи таким образом, чтобы ось симметрии треугольника, проходящая через центр основной режущей струи ОМ, была параллельна касательной в каждой точке вырезаемого контура. При вырезке деталей из листа указанным способом ту или иную дополнительную режущую струю со стороны отхода отключают дистанционно по командам от системы управления. The main cutting jet, which is in front in the direction of cutting, cuts the metal to the full depth, and its dynamic effect on the liquid melt leads to extrusion of a part of the liquid melt behind the stream and solidification of regular grooves on the cutting surface. In the case of work of parts cut by oxygen cutting under alternating loads, their tensile strength decreases, and for sliding pairs, the presence of grooves reduces the efficiency of the pair. The two additional cutting jets 1 and 2 located after the main 3 jet cut off a layer of metal with deep grooves from the surface of cut 4 and, as a result, the surface roughness of cut 5 after multi-jet cutting decreases by an order of magnitude. To maintain the specified geometry of the cut when cutting curly parts, the system of jets is rotated around the center of the main cutting jet so that the axis of symmetry of the triangle passing through the center of the main cutting jet OM is parallel to the tangent at each point of the cut contour. When cutting parts from a sheet in the indicated way, this or that additional cutting stream from the exit side is disconnected remotely by commands from the control system.

Существенное уменьшение шероховатости поверхности реза при многоструйной кислородной резке позволяет использовать детали, вырезанные указанным способом, без последующей механообработки для пар скольжения (крупно-модульные шестерни, рейки, направляющие и др.), для элементов мостов, транспортных и горнодобывающих машин, работающих при знакопеременных нагрузках. A significant reduction in the surface roughness of the cut during multi-jet oxygen cutting allows the use of parts cut in this way, without subsequent machining for sliding pairs (large-modular gears, racks, rails, etc.), for bridge elements, transport and mining machines operating under alternating loads .

Способ фигурной многоструйной кислородной резки осуществляется в устройстве (фиг. 2), состоящем из резака, закрепленного посредством кожуха 11 в суппорте 10 с возможностью поворота вокруг оси основной струи режущего кислорода. Головка 9 резака снабжена четырьмя кольцевыми каналами и центральным отверстием, к которым от штуцеров 12, 13, 14,15,19 хвостовика подаются режущий кислород дополнительной струи, режущий кислород основной струи, горючий газ, режущий кислород второй дополнительной струи и подогревающий кислород соответственно. В мундштуке 6, подсоединенном к головке 9 резака посредством гайки 8, просверлены каналы 7 режущего кислорода основной струи и дополнительных струй 16, 17, которые удалены друг от друга на расстояние, равное двум, трем диаметрам выходного отверстия основной струи, и соединены посредством кольцевых каналов с соответствующими каналами головки резака. Каналы 18 для горючей смеси просверлены концетрично. The method of figured multi-jet oxygen cutting is carried out in a device (Fig. 2), consisting of a cutter fixed by a casing 11 in a support 10 with the possibility of rotation around the axis of the main jet of cutting oxygen. The torch head 9 is provided with four annular channels and a central hole to which cutting oxygen of the auxiliary stream, cutting oxygen of the main stream, combustible gas, cutting oxygen of the second additional stream and heating oxygen, respectively, are supplied from the nozzles 12, 13, 14, 15.19 of the shank. In the mouthpiece 6 connected to the torch head 9 by means of a nut 8, the cutting oxygen channels 7 of the main stream and additional streams 16, 17 are drilled, which are spaced apart from each other by a distance equal to two, three diameters of the outlet of the main stream, and are connected by means of ring channels with corresponding torch head channels. The channels 18 for the combustible mixture are drilled concentrically.

Устройство работает следующим образом. Резак перед началом резки устанавливают в исходное положение на кромке листа или предварительно пробитого каким-либо образом отверстия. Системой управления резак поворачивают таким образом, чтобы касательная ОМ (фиг.1) располагалась вдоль линии реза. После прогрева кромки листа до температуры воспламенения система управления посредством электромагнитных клапанов включает подачу режущего кислорода основной струи 7 (фиг. 2) через штуцер 13 и дополнительных струй 16 или 17 со стороны вырезаемой детали через штуцеры 12 или 15 соответственно и одновременно перемещение машины. Во время резки суппорт 10 поворачивают системой управления по заданной программе таким образом, чтобы касательная ОМ (фиг. 1), проходящая через центр основной режущей струи, располагалась в направлении резки. По окончании резки электромагнитными клапанами отключают подачу режущего кислорода основной струи к штуцеру 13 и дополнительных струй к штуцерам 12 и 15, одновременно прекращают подачу горючего газа и подогревающего кислорода к штуцерам 14 и 19. The device operates as follows. Before cutting, the cutter is set to its original position on the edge of the sheet or hole previously pre-punched in any way. The control system of the cutter is rotated so that the tangent OM (figure 1) is located along the cut line. After warming the sheet edge to the ignition temperature, the control system by means of electromagnetic valves includes the supply of cutting oxygen to the main jet 7 (Fig. 2) through the nozzle 13 and additional jets 16 or 17 from the side of the cut part through the nozzles 12 or 15, respectively, and simultaneously move the machine. During cutting, the support 10 is rotated by the control system according to a predetermined program so that the tangent OM (Fig. 1) passing through the center of the main cutting jet is located in the cutting direction. At the end of cutting with electromagnetic valves, the cutting oxygen supply to the nozzle 13 and the additional jets to the nozzles 12 and 15 are turned off, and the flow of combustible gas and heating oxygen to the nozzles 14 and 19 is stopped.

Применение настоящего изобретения позволяет снизить трудоемкость изготовления деталей в машиностроении за счет отказа от последующей механической обработки заготовок. The application of the present invention allows to reduce the complexity of manufacturing parts in mechanical engineering due to the rejection of subsequent machining of workpieces.

Claims

1. The method of figured multi-jet oxygen cutting, in which the main jet of cutting oxygen and two additional cutting jets that are located behind the main and at equal distances from it are fed to the surface of the metal being cut, characterized in that the cutting jets are fed perpendicular to the surface of the metal being cut, this additional cutting jets are placed at a distance from each other, equal to the distance from the main jet of cutting oxygen, forming an equilateral triangle on the metal surface, rshinami which are the centers of the cutting jets and which during cutting is rotated around the axis of the main stream in such a way that its axis of symmetry passing through this axis is parallel to the tangent at each point of the contour to be machined, wherein additional jets supplied simultaneously or alternately.

2. Device for figured multi-jet oxygen cutting, containing a cutter with a mouthpiece, in which there are three channels for supplying the main and additional jets of cutting oxygen located at the corners of the triangle, a shank and gas fittings connected to the channels of the mouthpiece, characterized in that it equipped with a support on which the cutter is mounted with the possibility of rotation relative to the axis of the feed channel of the main jet of cutting oxygen, while the channels are located at the same distance from each other, equal to two m, three diameters of the main stream channel.