RU2287419C2 - Apparatus for preparing ionized and ozonized cutting fluids - Google Patents
Apparatus for preparing ionized and ozonized cutting fluids Download PDFInfo
- Publication number
- RU2287419C2 RU2287419C2 RU2004110659/02A RU2004110659A RU2287419C2 RU 2287419 C2 RU2287419 C2 RU 2287419C2 RU 2004110659/02 A RU2004110659/02 A RU 2004110659/02A RU 2004110659 A RU2004110659 A RU 2004110659A RU 2287419 C2 RU2287419 C2 RU 2287419C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lubricating
- fluid
- high voltage
- nozzle
- gaseous
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Auxiliary Devices For Machine Tools (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к машиностроению, в частности к процессам обработки металлов резанием, а именно к устройствам для охлаждения и смазки инструментов.The invention relates to mechanical engineering, in particular to metal cutting processes, and in particular to devices for cooling and lubricating tools.
Известна конструкция устройства для охлаждения инструмента ионизированным газовым потоком, образованным при использовании коронного разряда. Это устройство состоит из блока формирования высокого напряжения и воздуховодного патрубка, в котором под действием коронного разряда происходит ионизация воздуха или иного газа. Напряжение питания установки 220 В. Блок формирования высокого напряжения и воздуховодный патрубок соединены между собой высоковольтными проводниками. Ионизирующийся воздух подается в воздуховодный патрубок с помощью шлангов от внешних источников [1].A known design of a device for cooling a tool with an ionized gas stream formed using a corona discharge. This device consists of a high-voltage generation unit and an air duct, in which ionization of air or another gas occurs under the influence of a corona discharge. The unit's supply voltage is 220 V. The high-voltage generation unit and the air duct are interconnected by high-voltage conductors. Ionized air is supplied to the air duct using hoses from external sources [1].
Недостатком этой конструкции является высокая сложность электрической схемы блока формирования высоковольтного напряжения, а также сложность в управлении всей установкой.The disadvantage of this design is the high complexity of the electrical circuit of the high-voltage generation unit, as well as the difficulty in controlling the entire installation.
В промышленности используется установка для реализации способа охлаждения при резании металлов ионизированным воздухом, образованным с помощью униполярного (одного знака) коронного разряда. Ионизирующая установка состоит из блока питания, размещенного в отдельном корпусе, и разрядника (ионизатора). Разрядник с напряжением на коронирующем электроде 8 кВ соединен с блоком питания высоковольтным проводом. Блок питания представляет собой высоковольтный выпрямитель с напряжением питания 220 В, стабилизирующий режим коронного разряда, возникающего в разряднике. Образующиеся ионы и озон переносятся в зону резания посредством сжатого воздуха, который подается через корпус разрядника от цеховой сети сжатого воздуха, соединенного с разрядником шлангом. Регулирование давления воздуха осуществляется с помощью манометра. Для очистки воздуха от твердых частиц, масла, избыточной влаги используются специальные фильтры [2].In industry, an apparatus is used to implement a cooling method when cutting metals with ionized air formed using a unipolar (single sign) corona discharge. The ionizing installation consists of a power supply placed in a separate housing, and a spark gap (ionizer). A spark gap with a voltage of 8 kV on the corona electrode is connected to the power supply unit by a high-voltage wire. The power supply is a high-voltage rectifier with a supply voltage of 220 V, stabilizing the mode of corona discharge that occurs in the arrester. The resulting ions and ozone are transferred to the cutting zone by means of compressed air, which is supplied through the housing of the arrester from the workshop network of compressed air connected to the arrester by a hose. Air pressure regulation is carried out using a manometer. Special filters are used to clean air from solid particles, oil, excess moisture [2].
Основным недостатком этой установки является использование только одного знака высокого потенциала на коронирующем электроде.The main disadvantage of this setup is the use of only one sign of high potential on the corona electrode.
Наиболее близким по технической сущности является установка для сухого электростатического охлаждения. Установка представляет собой блок питания, выходное напряжение которого изменяется от 0 до 8000 В, и сопла, в которое помещен ионизирующий электрод. Блок питания и сопло соединены высоковольтным проводником. К соплу с помощью трубопроводов подводится сжатый воздух из магистрального воздуховода. Проходя через сопло, воздух ионизируется коронным разрядом и подается в зону резания. Ионизирующий электрод имеет постоянный униполярный потенциал. Напряжение питания установки осуществляется от сети переменного тока частотой 50 Гц и напряжением 220 В. Технические характеристики этой установки приведены в таблице 1.The closest in technical essence is the installation for dry electrostatic cooling. The installation is a power supply unit, the output voltage of which varies from 0 to 8000 V, and a nozzle in which an ionizing electrode is placed. The power supply and nozzle are connected by a high voltage conductor. Compressed air is supplied to the nozzle by pipelines from the main duct. Passing through the nozzle, the air is ionized by a corona discharge and fed into the cutting zone. The ionizing electrode has a constant unipolar potential. The supply voltage of the installation is carried out from an AC network with a frequency of 50 Hz and a voltage of 220 V. The technical characteristics of this installation are given in table 1.
Основными недостатками данного устройства являются большие габариты и вес установки, а также наличие только одной полярности на ионизирующем электроде.The main disadvantages of this device are the large dimensions and weight of the installation, as well as the presence of only one polarity on the ionizing electrode.
Кроме того, к основным недостаткам рассмотренных установок можно отнести: высокое напряжение их питания (220 В); поблочную конструкцию установок, что приводит к необходимости соединения блоков питания и ионизирующих электродов внешними высоковольтными (до 8000 В) токоведущими проводниками; необходимость подвода магистралей для подачи воздуха; низкую эффективность установок; невозможность повышения эффективности ионизированной СОТС путем введения в ее состав дополнительных компонентов; отсутствие защиты от короткого замыкания при воздействии инородных тел (например, стружки) и перехода коронного разряда в дуговой.In addition, the main disadvantages of the considered installations include: high voltage of their power supply (220 V); block construction of installations, which leads to the need to connect power supplies and ionizing electrodes to external high-voltage (up to 8000 V) current-carrying conductors; the need for supply lines for air supply; low efficiency of installations; the impossibility of increasing the efficiency of ionized SOTS by introducing additional components into its composition; lack of protection against short circuit when exposed to foreign bodies (for example, chips) and the transition of the corona discharge in the arc.
Задачей настоящей работы является разработка компактной электробезопасной установки для получения ионизированных и озонированных СОТС, не требующей дополнительного подвода воздуховодов, повышение эффективности процесса металлообработки.The objective of this work is to develop a compact electrically safe installation for producing ionized and ozonized SOTS, which does not require additional supply of air ducts, and to increase the efficiency of the metalworking process.
Поставленная задача достигается тем, что установка (ионно-озонатор), питание которой осуществляется от бортовой сети станка безопасным напряжением 36 В с гальванической развязкой, выполнена в одном корпусе (фиг.1). Устройство снабжено установленными в корпусе соплом, блоком формирования высокого напряжения и средством для нагнетания газообразного смазочно-охлаждающего технологического средства (СОТС) с ресивером для выравнивания давления и устройством для повышения смазочной способности СОТС, посредством которого в СОТС могут вводиться смазочные компоненты в любом агрегатном состоянии, при этом сопло выполнено в виде инжектора для микродозированной подачи газообразной СОТС со смазочным компонентом непосредственно в зону контакта инструмента с обрабатываемым материалом, зону резания и прилегающие области. При этом блок формирования высокого напряжения выполнен с возможностью получения коронного разряда для положительной и отрицательной ионизации СОТС, а также для получения барьерного разряда для озонирования СОТС.The task is achieved in that the installation (ion-ozonizer), which is powered from the on-board network of the machine with a safe voltage of 36 V with galvanic isolation, is made in one housing (Fig. 1). The device is equipped with a nozzle installed in the housing, a high-voltage generation unit and means for injecting a gaseous lubricating-cooling technological means (COTS) with a receiver for equalizing pressure and a device for increasing the lubricating ability of COTS, through which lubricating components can be introduced into the COTS in any aggregate state, the nozzle is made in the form of an injector for microdosed supply of gaseous COTS with a lubricating component directly into the contact zone of the tool and with the processed material, the cutting zone and adjacent areas. In this case, the high voltage generation unit is configured to receive a corona discharge for positive and negative ionization of COTS, as well as to obtain a barrier discharge for ozonation of COTS.
Блок формирования воздушного потока представляет собой регулируемый воздушный насос, который конструктивно может быть выполнен в любом варианте (мембранный, плунжерный, роторный, центробежный и др.) и который необходим для нагнетания требуемого количества воздуха к блоку получения СОТС и охлаждения компонентов электрической схемы блока формирования высокого напряжения.The air flow forming unit is an adjustable air pump, which can be constructed in any design (diaphragm, plunger, rotary, centrifugal, etc.) and which is necessary for pumping the required amount of air to the SOT receiving unit and cooling the components of the electrical circuit of the high forming unit voltage.
Электрическая схема блока формирования высокого напряжения представлена на фиг.2. В основе схемы заложен принцип широтно-импульсного управления высоковольтным трансформатором (например, ТВС-70) с возможностью плавной регулировки и стабилизации выходного напряжения (4). Использование биполярного умножителя напряжения позволяет получить на выходе блока высокое напряжение (до 15 кВ) как положительной, так и отрицательной полярности. Кроме того, в конструкции блока предусмотрена возможность замены умножителя напряжения на устройство формирования барьерного разряда, которое питается переменным напряжением частотой 20 кГц от того же высоковольтного трансформатора (6). Измерение разрядного тока осуществляется по низкопотенциальному проводу.The electrical circuit of the high voltage generation unit is shown in FIG. 2. The circuit is based on the principle of pulse-width control of a high-voltage transformer (for example, TVS-70) with the possibility of smooth adjustment and stabilization of the output voltage (4). Using a bipolar voltage multiplier allows you to get a high voltage (up to 15 kV) of both positive and negative polarity at the output of the unit. In addition, the block design provides for the possibility of replacing the voltage multiplier with a barrier discharge forming device, which is supplied with an alternating voltage of 20 kHz from the same high-voltage transformer (6). Measurement of discharge current is carried out on a low-potential wire.
Основными функциями блока получения СОТС являются: введение в состав воздушной струи мелкодисперсных смазочных компонентов, активация полученной СОТС (смеси воздуха со смазочными компонентами) посредством воздействия на нее коронного или барьерного разрядов, формирование узконаправленной струи активированной СОТС в зону контакта и одновременное охлаждение зоны резания ионизированным (озонированным) газовым потоком.The main functions of the SOTS receiving unit are: introducing finely dispersed lubricant components into the air stream, activating the obtained SOTS (air mixture with lubricant components) by applying corona or barrier discharges to it, forming a narrowly directed activated SOTS stream into the contact zone and at the same time cooling the ionized cutting zone ( ozonized) gas flow.
Переменное напряжение 36 В, гальванически развязанное с электрической сетью станка, выпрямляется двухтактным выпрямителем, фильтруется (1) и подается через управляемые стабилизаторы с функцией защиты от перегрузок (2, 5) на электродвигатель блока формирования воздушного потока (3) и высоковольтный блок (4). Посредством резистора R1 производится регулировка требуемой частоты вращения привода воздушного насоса. Величина высоковольтного напряжения, подаваемого на коронирующий (ионизирующий) электрод и электрод барьерного разряда, регулируется резистором R2. Балластные резисторы R3, R4 предохраняют систему от перехода коронного разряда к искровому и дуговому.An alternating voltage of 36 V, galvanically isolated from the electrical network of the machine, is rectified by a push-pull rectifier, filtered (1) and fed through controlled stabilizers with an overload protection function (2, 5) to the electric motor of the air flow forming unit (3) and the high-voltage block (4) . Using resistor R1, the required speed of the air pump drive is adjusted. The magnitude of the high-voltage voltage supplied to the corona (ionizing) electrode and the electrode of the barrier discharge is regulated by a resistor R2. Ballast resistors R3, R4 protect the system from the transition of the corona discharge to the spark and arc.
Воздух из помещения, где эксплуатируется установка (фиг.1), с помощью воздушного насоса (1) нагнетается внутрь корпуса (2) установки, который одновременно выполняет роль ресивера. Проходя к другому концу корпуса к блоку получения СОТС, воздушный поток охлаждает компоненты электронной схемы формирования высокого напряжения (3). На входе в блок получения СОТС воздушный поток разделяется на три части. Первая часть потока поступает во внутреннее сопло (4). Вторая часть, проходя через емкость со смазочным компонентом (5) и обогащаясь им, соединяется с первым потоком на выходе из внутреннего сопла (4). При этом смазочный компонент равномерно распределяется по всему воздушному потоку, проходящему через внутреннее сопло, выходная часть которого (6) одновременно является коронирующим электродом. Третья часть потока через специальное отверстие (7) в мембране (8) поступает во внешнее сопло (9). Проходя вблизи коронирующего окончания внутреннего сопла, оба потока ионизируются.The air from the room where the installation is operated (Fig. 1), with the help of an air pump (1) is pumped into the housing (2) of the installation, which simultaneously acts as a receiver. Passing to the other end of the housing to the SOTS receiving unit, the air flow cools the components of the electronic high-voltage generation circuit (3). At the entrance to the SOTS receiving unit, the air flow is divided into three parts. The first part of the flow enters the inner nozzle (4). The second part, passing through the container with the lubricating component (5) and enriched by it, is connected to the first stream at the outlet of the internal nozzle (4). In this case, the lubricating component is evenly distributed over the entire air flow passing through the internal nozzle, the output part of which (6) is simultaneously the corona electrode. The third part of the flow through a special hole (7) in the membrane (8) enters the external nozzle (9). Passing near the corona end of the inner nozzle, both streams are ionized.
Конструктивные особенности блока получения СОТС позволяют получить разницу в скоростях истечения воздушных потоков из внутреннего и внешнего сопел, причем скорость внутреннего потока значительно превышает аналогичную характеристику внешнего. Кроме того, конструкция позволяет сохранить форму и направление движения ионизированного воздушного потока со смазочным компонентом непосредственно в контактную зону, где реализуются смазочная и охлаждающая функции СОТС. Ионизированный воздушный поток из внешнего сопла участвует только в охлаждении зоны резания и прилегающих к ней областей. Регулирование скоростей истечения внутреннего и внешнего потоков, а также количества смазочного компонента в потоке, проходящем через внутреннее сопло, регулируются соответственно кранами (10) и (11).The design features of the SOTS receiving unit make it possible to obtain a difference in the velocities of the expiration of air flows from the internal and external nozzles, and the internal flow rate significantly exceeds the similar characteristic of the external one. In addition, the design allows you to maintain the shape and direction of movement of the ionized air flow with the lubricating component directly into the contact zone, where the lubricating and cooling functions of the COTS are realized. Ionized air flow from the external nozzle is involved only in the cooling of the cutting zone and the adjacent areas. The regulation of the flow rates of the internal and external flows, as well as the amount of the lubricating component in the stream passing through the internal nozzle, are regulated by valves (10) and (11), respectively.
В табл.1 представлены сравнительные характеристики предлагаемого устройства в сравнении с прототипом.Table 1 presents the comparative characteristics of the proposed device in comparison with the prototype.
Характеристики прототипа и предлагаемой установкиTable 1
Characteristics of the prototype and the proposed installation
Апробация предлагаемого устройства осуществлялась при лезвийной обработке представителей различных групп конструкционных материалов: углеродистая сталь 45, хромистая сталь 40Х, нержавеющая аустенитная сталь 12Х18Н10Т, жаропрочный сплав ВЖ-98, титановые сплавы ВТ6, ВТ5-1. Резание проводилось на операциях точения и фрезерования инструментами, изготовленными из быстрорежущих сталей Р6М5, Р9 и оснащенных пластинками твердого сплава Т5К10, Т15К6, ВК6. В качестве смазочного компонента использовались: мелкодисперсные порошки дисульфида молибдена MoS2, меди, алюминия, магнитные микрокапсулы по [4], масло индустриальное И-40А.The testing of the proposed device was carried out during blade processing of representatives of various groups of structural materials: carbon steel 45, chromium steel 40X, stainless austenitic steel 12X18H10T, heat-resistant alloy VZh-98, titanium alloys VT6, VT5-1. The cutting was carried out on the operations of turning and milling with tools made of high-speed steels P6M5, P9 and equipped with hard alloy plates T5K10, T15K6, VK6. As the lubricating component, we used: finely dispersed powders of molybdenum disulfide MoS 2 , copper, aluminum, magnetic microcapsules according to [4], and industrial oil I-40A.
Примеры использования предлагаемой установки.Examples of using the proposed installation.
На операциях точения титанового сплава ВТ5-1, углеродистой стали 45 и аустенитной нержавеющей стали 12Х18Н10Т резание осуществлялось упорно-проходными резцами из быстрорежущей стали Р6М5 при глубине резания t=0,5 мм и подаче S=0,1 мм/об. Скорости резания V соответствовали 0,39, 1,24 и 0,48 м/с. Для получения СОТС использовались прототип (установка "Варкаш" по [3]) и предлагаемая установка. В качестве дополнительного смазочного компонента для предлагаемой установки применялись магнитные микрокапсулы размерами 10-50 мкм в количестве 0,3 г/час. Расстояние от сопла до зоны контакта в обоих случаях составляло 60 мм. За критерий износа принималась фаска износа по задней поверхности резца высотой 0,6 мм. Результаты изменения стойкостных характеристик инструментов приведены в табл.2.In the operations of turning titanium alloy VT5-1, carbon steel 45 and austenitic stainless steel 12X18H10T, the cutting was carried out by stop-boring cutters from high-speed steel P6M5 at a cutting depth of t = 0.5 mm and a feed S = 0.1 mm / rev. Cutting speeds V corresponded to 0.39, 1.24 and 0.48 m / s. To obtain SOTS, a prototype (Varkash installation according to [3]) and the proposed installation were used. As an additional lubricating component for the proposed installation, magnetic microcapsules with sizes of 10-50 microns in the amount of 0.3 g / hour were used. The distance from the nozzle to the contact zone in both cases was 60 mm. The wear criterion was the chamfer of wear along the back surface of a cutter 0.6 mm high. The results of changing the resistance characteristics of the tools are given in table.2.
Соотношение полученных результатов лезвийной обработки для различных операций других обрабатываемых и инструментальных материалов близко к приведенным в таблице.The ratio of the results of blade processing for various operations of other processed and tool materials is close to those given in the table.
Источники информацииInformation sources
1. Патент РФ №2156927. Устройство для охлаждения инструмента. Авторы: Трифонов О.Н., Панин М.Г.1. RF patent No. 2156927. Device for cooling the tool. Authors: Trifonov ON, Panin MG
2. Холмогорцев Ю.П. Сухое электростатическое охлаждение при зубофрезеровании. // Вестник машиностроения. 2001. №1. С.45-46.2. Kholmogortsev Yu.P. Dry electrostatic cooling during gear hobbing. // Bulletin of mechanical engineering. 2001. No1. S.45-46.
3. UK Patent GB №2243319 B Apparatus for machining materials by cutting. Invantors: Akhmetzyanov I.D., Vereschagin I.P., Dogadin G.S, Lilin V.I., Suslov A.D., Terentiev A.G.3. UK Patent GB No. 2243319 B Apparatus for machining materials by cutting. Invantors: Akhmetzyanov I.D., Vereschagin I.P., Dogadin G.S., Lilin V.I., Suslov A.D., Terentiev A.G.
4. Патент РФ №2147923. Способ получения микрокапсул. Авторы: Латышев В.Н., Наумов А.Г., Чиркин С.А., Прибылов А.Н.4. RF patent №2147923. A method of obtaining microcapsules. Authors: Latyshev V.N., Naumov A.G., Chirkin S.A., Pribylov A.N.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004110659/02A RU2287419C2 (en) | 2004-04-07 | 2004-04-07 | Apparatus for preparing ionized and ozonized cutting fluids |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004110659/02A RU2287419C2 (en) | 2004-04-07 | 2004-04-07 | Apparatus for preparing ionized and ozonized cutting fluids |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2004110659A RU2004110659A (en) | 2005-10-20 |
RU2287419C2 true RU2287419C2 (en) | 2006-11-20 |
Family
ID=35862562
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004110659/02A RU2287419C2 (en) | 2004-04-07 | 2004-04-07 | Apparatus for preparing ionized and ozonized cutting fluids |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2287419C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2677441C1 (en) * | 2016-06-14 | 2019-01-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный университет" | Method of cutting tool cooling and lubing |
RU208947U1 (en) * | 2021-09-24 | 2022-01-24 | Владимир Васильевич Галайко | Device for cooling the cutting zone with a lubricating-water-air torch during metalworking |
-
2004
- 2004-04-07 RU RU2004110659/02A patent/RU2287419C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2677441C1 (en) * | 2016-06-14 | 2019-01-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный университет" | Method of cutting tool cooling and lubing |
RU208947U1 (en) * | 2021-09-24 | 2022-01-24 | Владимир Васильевич Галайко | Device for cooling the cutting zone with a lubricating-water-air torch during metalworking |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2004110659A (en) | 2005-10-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Erden et al. | Role of impurities in electric discharge machining | |
US5667563A (en) | Air ionization system | |
KR100236502B1 (en) | Microorganism multiplication preventing method and apparatus | |
KR100518387B1 (en) | Negative ion operating device for ac | |
RU2287419C2 (en) | Apparatus for preparing ionized and ozonized cutting fluids | |
US3252881A (en) | Electrolytic machining apparatus having vibratable electrode | |
JP5683915B2 (en) | EDM method | |
US5491602A (en) | Air distributing and ionizing systems | |
RU2037388C1 (en) | Cutting zone cooling method and apparatus | |
AU2018212329A1 (en) | Electrostatic filter | |
FI92659C (en) | Apparatus for machining material by cutting | |
RU2411115C2 (en) | Method of cutting tool lubing and cooling | |
RU2125929C1 (en) | Cutting zone cooling method | |
KR100826322B1 (en) | Method for cooling down a cutting area | |
RU2524871C2 (en) | Method of cutting tool cooling and lubing | |
KR20220087591A (en) | electric water purification apparatus | |
RU2288088C2 (en) | Cutting fluids supply method | |
EP1197284A3 (en) | NON-submersion electrodischarge machining using conditioned water as a medium | |
JP2006110660A (en) | Water drop with oil film generating and mixing device | |
RU2677441C1 (en) | Method of cutting tool cooling and lubing | |
JP2003243199A (en) | Static charge eliminator | |
RU30650U1 (en) | COOLING COOLING DEVICE | |
JPH0441126A (en) | Wire cut discharge machining device | |
RU2307015C2 (en) | Method for supplying oil-containing cutting fluids | |
JP2007277500A (en) | Device for enhancing surface activity of lubricating oil |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080408 |