RU2460614C1

RU2460614C1 - Method of cutting structural steels

Info

Publication number: RU2460614C1
Application number: RU2011137846/02A
Authority: RU
Inventors: Игорь Николаевич Кравченко (RU); Игорь Николаевич Кравченко; Елена Михайловна Зубрилина (RU); Елена Михайловна Зубрилина; Владимир Иванович Котельников (RU); Владимир Иванович Котельников; Елена Васильевна Зубенко (RU); Елена Васильевна Зубенко; Алексей Валерьевич Шиян (RU); Алексей Валерьевич Шиян; Елена Владимировна Панкратова (RU); Елена Владимировна Панкратова; Виталий Петрович Кожемякин (RU); Виталий Петрович Кожемякин
Original assignee: Игорь Николаевич Кравченко; Елена Михайловна Зубрилина
Priority date: 2011-09-15
Filing date: 2011-09-15
Publication date: 2012-09-10

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: method comprises locating workpiece on milling machine table to heat workpiece surface by burner heat radiation. Said burner and milling machine table are displaced in mutually perpendicular direction. Burner heat radiation is directed perpendicular to workpiece machine surface to create uniform heating ahead of cutter to cutting depth. Zone of said heating is set to make at least cutter working part.

EFFECT: uniform heating, higher cutting efficiency and quality.

1 dwg

Description

Изобретение относится к металлообрабатывающей промышленности, в частности к способам резания металла на металлорежущих станках.The invention relates to the metalworking industry, in particular to methods for cutting metal on metal-cutting machines.

Известен способ механической обработки деталей из конструкционных сталей резанием, включающий нагрев обработанной детали внешним источником тепла (см., например, патент РФ №2340427, В23В 1/00, опубл. 2008 г.).A known method of machining parts of structural steels by cutting, including heating the treated part with an external heat source (see, for example, RF patent No. 2340427, B23B 1/00, publ. 2008).

Недостатком известного способа механической обработки деталей из конструкционных сталей резанием является то, что прогрев поверхности детали производится при тангенциальном расположении горелки к поверхности нагреваемой детали. Это приводит к рассеиванию тепловой энергии и неравномерности прогрева детали. При этом горелку перемещают на расстояние, связанное с глубиной прогрева детали, а не с зоной снимаемого металла режущим инструментом, связанной с его рабочей режущей шириной, что также приводит к неравномерности прогрева детали в зоне обработки. Данные недостатки ведут к дополнительному разупрочнению структуры металла, снижают параметры шероховатости и производительность процесса резания в целом.A disadvantage of the known method of machining parts of structural steels by cutting is that the surface of the part is heated with the tangential location of the burner to the surface of the heated part. This leads to dissipation of thermal energy and uneven heating of the part. In this case, the burner is moved to a distance associated with the depth of heating of the part, and not with the zone of the metal being removed by the cutting tool, associated with its working cutting width, which also leads to uneven heating of the part in the processing zone. These shortcomings lead to additional softening of the metal structure, reduce the roughness parameters and performance of the cutting process as a whole.

В основу изобретения поставлена задача обеспечения однородного прогрева поверхности детали в зоне обработки, как по глубине, так и по ширине, при этом зона нагрева поверхности детали должна быть не менее рабочей части режущего инструмента. Это обеспечит улучшение параметров шероховатости, не приведет к дополнительному разупрочнению металла и повысит производительность процесса резания с одновременным улучшением качества обработанной поверхности и сохранением первоначальной структуры металла.The basis of the invention is the task of ensuring uniform heating of the surface of the part in the processing zone, both in depth and in width, while the heating zone of the surface of the part must be at least the working part of the cutting tool. This will provide improved roughness parameters, will not lead to additional softening of the metal and increase the productivity of the cutting process while improving the quality of the machined surface and preserving the original metal structure.

Поставленная задача решается тем, что в способе механической обработки деталей из конструкционных сталей резанием, который включает нагрев обрабатываемой детали внешним источником тепла в виде горелки, тепловое излучение горелки направляют перпендикулярно обрабатываемой поверхности детали, зона нагрева этой поверхности составляет не менее рабочей части режущего инструмента, а сам нагрев осуществляют путем взаимно перпендикулярного перемещения горелки и стола режущего станка, при этом механическая обработка деталей производится фрезерным станком.The problem is solved in that in the method of machining parts of structural steels by cutting, which includes heating the workpiece with an external heat source in the form of a burner, the heat radiation of the burner is directed perpendicular to the workpiece surface, the heating zone of this surface is not less than the working part of the cutting tool, and the heating itself is carried out by mutually perpendicular movement of the burner and the table of the cutting machine, while the machining of parts is carried out ezernym machine.

Поскольку тепловое излучение горелки направляют перпендикулярно обрабатываемой поверхности детали, зона нагрева этой поверхности составляет не менее рабочей части режущего инструмента, а сам нагрев осуществляют путем взаимно перпендикулярного перемещения горелки и стола режущего станка, при этом механическая обработка деталей производится фрезерным станком, обеспечивается улучшение параметров шероховатости, не происходит дополнительного разупрочнения металла, повышается производительность процесса резания за счет равномерного, однородного прогрева поверхности детали только в зоне обработки.Since the thermal radiation of the burner is directed perpendicular to the surface of the workpiece, the heating zone of this surface is not less than the working part of the cutting tool, and the heating itself is carried out by mutually perpendicular movement of the burner and the table of the cutting machine, while the machining of the parts is performed by the milling machine, the roughness parameters are improved, no additional softening of the metal occurs, the productivity of the cutting process increases due to the uniform uniform heating of the surface of the part only in the processing zone.

Обработка с нагревом на фрезерных станках плоских и коробчатых деталей из труднообрабатываемых сплавов, например, содержащих значительный процент хрома и молибдена либо вольфрама, требует прогрева сразу всей фрезеруемой поверхности плоских, а также сварнолитых стальных деталей. Сварной шов при фрезеровании играет такую же роль, как труднообрабатываемый металл, поскольку содержит большое количество неметаллических включений.Processing with heating on milling machines of flat and box parts from difficult alloys, for example, containing a significant percentage of chromium and molybdenum or tungsten, requires the heating of the entire milled surface of flat as well as welded cast steel parts. Welding during milling plays the same role as hard metal, since it contains a large number of non-metallic inclusions.

Предложенный способ механической обработки деталей, как указано выше, обеспечивает равномерный прогрев металла непосредственно перед режущим инструментом, и особенно важен в тех случаях, когда необходимо увеличить мощность самой горелки, не вызывая перегрев детали, особенно для сплавов, легированных легкоплавкими элементами.The proposed method of machining parts, as described above, provides uniform heating of the metal directly in front of the cutting tool, and is especially important in cases where it is necessary to increase the power of the burner itself without causing overheating of the part, especially for alloys alloyed with low-melting elements.

На графическом материале изображено устройство для осуществления способа механической обработки деталей из конструкционных сталей резанием с использованием фрезерного станка.The graphic material shows a device for implementing the method of machining structural steel parts by cutting using a milling machine.

Устройство представляет собой фрезерный станок со столом 1. На столе 1 установлена обрабатываемая деталь 2 плоской или коробчатой формы. На стойке станка, на консоли 3 закреплена с возможностью перемещения горелка 4. К горелке 4 гибкими шлангами 7 подключены баллоны 5 и 6 с ацетиленом и кислородом соответственно. Обработка поверхностей детали 2 производится фрезой 8.The device is a milling machine with a table 1. On the table 1 is installed the workpiece 2 flat or box-shaped. On the stand of the machine, on the console 3, the burner 4 is mounted with the possibility of movement. The cylinders 5 and 6 with acetylene and oxygen, respectively, are connected to the burner 4 with flexible hoses 7. The surface treatment of part 2 is carried out by milling cutter 8.

Способ механической обработки деталей из конструкционных сталей резанием осуществляют следующим образом.The method of machining parts of structural steels by cutting is as follows.

Плоскую фрезеруемую поверхность детали, например, из стали Х4 В2ФМ, нагревают пламенем ацетиленокислородной горелки 4 с регулируемым расходом газа так, чтобы в плоскости касания пламени с обрабатываемой поверхностью деталь 2 имела температуру 800…1000°С. При этом горелку 4 перемещают на консоли 3 таким образом, чтобы пятно нагрева пламени охватывало деталь перед фрезой 8 и зона нагрева была не менее рабочей части фрезы 8. Одновременно производят перемещение стола 1 с деталью 2, причем стол 1 и горелка 4 перемещаются взаимно перпендикулярно, а тепловое излучение горелки 4 направлено перпендикулярно обрабатываемой поверхности детали 2, создавая полосу равномерного прогрева с достижением на глубине резания температуры 450…550°С. Гибкие шланги 7 позволяют горелке 4 свободно перемещаться относительно стола 1 станка над деталью 2. Благодаря такому перемещению обеспечивается одновременный и равномерный прогрев детали 2 по всей площади и глубине обрабатываемой поверхности. По достижении в срезаемом слое температуры разупрочнения металла процесс резания протекает непрерывно с образованием чешуйчатой легкоудаляемой стружки. При фрезеровании фрезу 8 охлаждают смазывающей охлаждающей жидкостью. Местное однородное разупрочнение металла за счет взаимно перпендикулярного перемещения стола 1 с деталью 2 и горелки 4 и перпендикулярного направления действия теплового излучения на обрабатываемую поверхность значительно интенсифицирует процесс фрезерования, обеспечивает заданные параметры шероховатости и не приводит к дополнительному разупрочнению металла.The flat milled surface of the part, for example, from X4 B2FM steel, is heated by the flame of an acetylene-oxygen burner 4 with an adjustable gas flow rate so that in the plane of contact of the flame with the surface to be treated, part 2 has a temperature of 800 ... 1000 ° C. In this case, the burner 4 is moved to the console 3 in such a way that the flame heating spot covers the part in front of the cutter 8 and the heating zone is not less than the working part of the cutter 8. At the same time, move the table 1 with part 2, and the table 1 and the burner 4 move mutually perpendicularly and the thermal radiation of the burner 4 is directed perpendicular to the surface of the workpiece 2, creating a uniform heating strip with a temperature reaching 450 ... 550 ° C at a cutting depth. Flexible hoses 7 allow the burner 4 to move freely relative to the table 1 of the machine above the workpiece 2. Thanks to this movement, a simultaneous and uniform heating of the workpiece 2 is ensured over the entire area and depth of the work surface. Upon reaching the softening temperature of the metal in the layer being cut, the cutting process proceeds continuously with the formation of flaky easily removable chips. When milling, the cutter 8 is cooled by a lubricating coolant. Local homogeneous softening of the metal due to the mutually perpendicular movement of the table 1 with part 2 and the burner 4 and the perpendicular direction of the action of thermal radiation on the treated surface significantly intensifies the milling process, provides the specified roughness parameters and does not lead to additional softening of the metal.

В случае фрезерования коробчатых деталей из стали Х12Ф1, например штампа, температуру фрезеруемой поверхности детали 1 доводят до 951°С, а фрезерование выполняют при увеличенной скорости вращения фрезы 8, но с меньшей подачей стола 1.In the case of milling box parts from steel X12F1, for example, a stamp, the temperature of the milled surface of the part 1 is brought to 951 ° C, and milling is performed at an increased rotational speed of the milling cutter 8, but with a lower feed rate of the table 1.

Различные температурные режимы обрабатываемых деталей в зависимости от их формы необходимы в связи с тем, что происходит различная теплоотдача с их поверхности, а в зоне фрезерования должен поддерживаться определенный температурный режим.Different temperature conditions of the workpieces, depending on their shape, are necessary due to the fact that different heat transfer occurs from their surface, and a certain temperature regime must be maintained in the milling zone.

Таким образом, как показали опытно-экспериментальные исследования, в результате осуществления предлагаемого способа обеспечивается повышение производительности процесса резания деталей из труднообрабатываемых сплавов и корпусных сварнолитых изделий в 8…12 раз с одновременным улучшением качества обрабатываемой поверхности и сохранением первоначальной структуры металла.Thus, as shown by experimental studies, the implementation of the proposed method provides an increase in the productivity of the process of cutting parts from hard alloys and case welded castings by 8 ... 12 times, while improving the quality of the processed surface and preserving the original metal structure.

Claims

A method of machining a structural steel part by cutting on a milling machine, comprising mounting the part on a milling machine table and heating the workpiece surface by thermal radiation of the burner, characterized in that the burner and the milling machine table are mutually perpendicular, and the thermal radiation of the burner is directed perpendicular to the processed the surface of the part with the creation of a zone of uniform heating of the part before the cutter to the depth of cut, and the heating zone of this part Surfaces set at least the working part of the cutter.