RU2652679C9 - Cutting segment of a tool, a tool for processing baked carbon anodes and a method of processing with the tool - Google Patents
Cutting segment of a tool, a tool for processing baked carbon anodes and a method of processing with the tool Download PDFInfo
- Publication number
- RU2652679C9 RU2652679C9 RU2017117821A RU2017117821A RU2652679C9 RU 2652679 C9 RU2652679 C9 RU 2652679C9 RU 2017117821 A RU2017117821 A RU 2017117821A RU 2017117821 A RU2017117821 A RU 2017117821A RU 2652679 C9 RU2652679 C9 RU 2652679C9
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cutting
- segment
- segments
- angle
- insert
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25C3/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
- C25C3/06—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of aluminium
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к цветной металлургии, в частности к процессу пиления пазов в обожженных углеродных анодах, используемых при электролитическом получении алюминия, а именно к устройству с режущими сегментами и способу обработки обожженных углеродных анодов (фрезерование/пиление).The present invention relates to non-ferrous metallurgy, in particular to the process of cutting grooves in calcined carbon anodes used in the electrolytic production of aluminum, namely, a device with cutting segments and a method for processing calcined carbon anodes (milling / sawing).
Известны несъемные режущие сегменты на дисках пил, содержащих в режущей пластине поликристаллический алмаз и чередующихся с режущими сегментами с режущей пластиной из твердосплава с передним углом наклона режущей пластины в диапазоне от - 20° до +20° (патент US 2003/0075163 А1, опубл. 24.04.2003).Non-removable cutting segments are known on saw blades containing polycrystalline diamond in the cutting insert and alternating with cutting segments with a carbide cutting insert with a front inclination angle of the cutting insert in the range from -20 ° to + 20 ° (patent US 2003/0075163 A1, publ. 04.24.2003).
Недостаток аналога режущих сегментов в том, что их применение основано на пилении материалов с отличающимися свойствами от анодов, таких как цемент, камень и целлюлоза. Пиление материалов с другим свойствами определяет использование недопустимой для пиления анодов частоты вращения диска пилы в пределах 3600-5800 об/мин с диаметром диска пилы до 0,25 м и значительно меньшей толщиной срезаемого материала одним сегментом. Использование несъемных режущих сегментов снижает экономическую эффективность процесса пиления при повреждении одного или нескольких сегментов за счет снижения производительности и необходимости более частой смены дисков. Чередование режущих сегментов с применением в режущей пластинах твердосплава и алмаза делает процесс нетехнологичным. Сечение режущих сегментов несоизмеримо меньшее - ширина режущего сегмента 0,22 мм, длина режущего сегмента 0,31 мм, толщина применяемого алмаза 0,075 мм, что не позволяет использовать такие геометрические размеры для пиления пазов в анодах.The disadvantage of the analogue of the cutting segments is that their use is based on sawing materials with different properties from anodes, such as cement, stone and cellulose. Sawing of materials with other properties determines the use of an unacceptable saw blade speed for anode sawing within 3600-5800 rpm with a saw blade diameter of up to 0.25 m and a significantly smaller thickness of the cut material in one segment. The use of fixed cutting segments reduces the economic efficiency of the sawing process in case of damage to one or more segments due to reduced productivity and the need for more frequent disc changes. The alternation of the cutting segments using carbide and diamond in the cutting inserts makes the process non-technological. The section of the cutting segments is incommensurably smaller - the width of the cutting segment is 0.22 mm, the length of the cutting segment is 0.31 mm, the thickness of the used diamond is 0.075 mm, which does not allow the use of such geometric dimensions for cutting grooves in the anodes.
Известны съемные режущие сегменты с применением в качестве режущих пластин поликристаллического алмаза на каждом сегменте дисковой пилы. В данных пилах режущие сегменты имеют значительный осевой угол от 0 до 70° для улучшения вывода крупной стружки, передний угол наклона режущих пластин от - 20 до 25°, задний угол в пределах 10-25°. Суммарный эффект достигается за счет возможности снятия отдельно поврежденного режущего сегмента, применения алмаза в каждом сегменте, использования оптимального переднего, заднего и осевого углов режущей пластины, что позволяет значительно повысить рабочий ресурс режущих сегментов и экономическую эффективность их использования (патент CN 103203782 (А), опубл. 17.07.2013).Removable cutting segments are known using polycrystalline diamond as cutting blades on each segment of a circular saw. In these saws, the cutting segments have a significant axial angle from 0 to 70 ° to improve the output of large chips, the front angle of inclination of the cutting inserts is from 20 to 25 °, the rear angle is in the range of 10-25 °. The total effect is achieved due to the possibility of removing a separately damaged cutting segment, using diamond in each segment, using the optimal front, rear and axial angles of the cutting plate, which can significantly increase the working life of the cutting segments and the economic efficiency of their use (patent CN 103203782 (A), published on July 17, 2013).
Недостаток известного аналога режущих сегментов в том, что их применение основано на пилении древесностружечных материалов. Высокие обороты, применяемые для этих дисков пил, определяют большой выход стружки, которая выводится за счет использования большого осевого угла, который не применим в режущих сегментах для обработки обожженных анодов при более низкой частоте вращения дисков пилы. Геометрические размеры применяемых алмазных режущих пластин также незначительны по сравнению с используемыми для пиления анодов.A disadvantage of the known analogue of cutting segments is that their use is based on sawing wood-based materials. The high revolutions used for these saw blades determine a large chip yield, which is output through the use of a large axial angle, which is not applicable in the cutting segments for processing calcined anodes at a lower rotational speed of the saw blades. The geometric dimensions of the used diamond cutting inserts are also small compared to those used for sawing anodes.
Известны режущие сегменты прямоугольной формы, выступающие за проекцию диска пилы для обработки подошвы анода Содерберга (заявка RU 2000114509/02, опубл. 09.06.2000). Способ основан на вращении диска пилы с частотой в пределах 55-65 об/мин и перемещением диска пилы относительно неподвижного анода со скоростью от 2 до 5 м/мин, что соответствует 33-83 мм/сек.Known cutting segments of a rectangular shape, protruding beyond the projection of the saw blade for processing the sole of the Soderberg anode (application RU 2000114509/02, publ. 09.06.2000). The method is based on the rotation of the saw blade with a frequency within 55-65 rpm and the movement of the saw blade relative to the stationary anode at a speed of 2 to 5 m / min, which corresponds to 33-83 mm / s.
Недостаток аналога примененных режущих сегментов в том, что режущие сегменты несменные и имеют прямоугольную форму. Также аналог не учитывает углы заточки режущих пластин на основе твердосплава, и в режущих сегментах не используется поликристаллический алмаз, который при более высокой стоимости обладает более высоким ресурсом, что определяет большую эффективность. Недостатком способа также является обработка поверхности анода, а не пропиливание в нем паза, что определяет другой принцип работы. В способе не указан принцип управления скоростью подачи диска пилы и частотой вращения диска пилы, что является существенным недостатком, поскольку оптимальные параметры пиления определяются толщиной срезаемого материала одним сегментом. Указанные недостатки определяют низкий ресурс режущих сегментов и низкую эффективность способа пиления.The disadvantage of the analogue of the applied cutting segments is that the cutting segments are non-replaceable and have a rectangular shape. Also, the analog does not take into account the sharpening angles of carbide-based cutting inserts, and polycrystalline diamond, which has a higher resource at a higher cost, is not used in the cutting segments, which determines greater efficiency. The disadvantage of this method is the surface treatment of the anode, and not sawing a groove in it, which determines a different principle of operation. The method does not indicate the principle of controlling the feed speed of the saw blade and the rotational speed of the saw blade, which is a significant drawback, since the optimal sawing parameters are determined by the thickness of the material being cut by one segment. These disadvantages determine the low resource of the cutting segments and the low efficiency of the sawing method.
Известен диск пилы для пиления пазов в анодах несъемных режущих сегментов, интегрированных в два ряда - по окружности на поверхности диска пилы и по окружности в центре диска пилы. Режущие кромки сегментов изготовлены из твердосплава, чередуются через один на левое и правое исполнение. Данный диск пилы предназначен для пиления пазов в анодах с отличающейся шириной по высоте - нижняя часть шире, верхняя часть заужена (заявка WO 2015/089672 А1, опубл. 25.06.2015).Known saw blade for cutting grooves in the anodes of fixed cutting segments, integrated in two rows - around the circumference on the surface of the saw blade and around the circumference in the center of the saw blade. The cutting edges of the segments are made of carbide, alternating through one to the left and right versions. This saw blade is intended for cutting grooves in anodes with different widths in height - the lower part is wider, the upper part is narrowed (application WO 2015/089672 A1, publ. 06/25/2015).
Недостаток аналога режущих сегментов в том, что режущие пластины изготовлены из твердосплава, что значительно снижает срок их работы и увеличивает операционные затраты. Сегменты являются несъемными и расположены в два ряда на диске пилы. Использование двух рядов сегментов минимум в два раза повышает затраты на изготовление и в 2 раза снижает их ресурс, поскольку в отрасли с задачей справляются диски пил с одним рядом режущих сегментов. Также недостатком является невозможность оперативной смены поврежденного сегмента, который будет вызывать повышенный износ исправных сегментов или приводить к необходимости досрочной замены диска пилы в целом, делая его низкоэффективным в использовании. The disadvantage of the analogue of the cutting segments is that the cutting inserts are made of carbide, which significantly reduces their life and increases operating costs. The segments are non-removable and arranged in two rows on the saw blade. The use of two rows of segments at least doubles the cost of manufacturing and 2 times reduces their resource, since in the industry saw blades cope with the task with one row of cutting segments. Another disadvantage is the impossibility of promptly changing the damaged segment, which will cause increased wear of serviceable segments or lead to the need for early replacement of the saw blade as a whole, making it inefficient to use.
Известен диск пилы для деревообработки с равномерным расположением режущих сегментов по окружности, каждый из которых съемный. Форма поверхности режущей пластины и внешнего контура режущего сегмента выполнена в виде дуги, режущая пластина выполнена из поликристаллического алмаза. Передний угол режущей пластины у заявленных режущих сегментов составляет от 20° до 25° (заявка CN 203185454, опубл. 11.09.2013)Known saw blade for woodworking with a uniform arrangement of cutting segments around the circumference, each of which is removable. The shape of the surface of the cutting insert and the outer contour of the cutting segment is made in the form of an arc, the cutting insert is made of polycrystalline diamond. The front angle of the insert for the declared cutting segments is from 20 ° to 25 ° (application CN 203185454, publ. 09/11/2013)
Недостатком аналога является применение очень активного переднего угла, который используется с высокими частотами вращения диска пилы с целью снижения уровня шума и повышения чистоты пропила. Заявленная конфигурация переднего угла режущей пластины, требования к чистоте пропила и параметры пиления неприменимы для пиления пазов в анодах.The disadvantage of the analogue is the use of a very active rake angle, which is used with high rotational speeds of the saw blade in order to reduce noise and increase the purity of cut. The claimed configuration of the rake angle of the insert, requirements for clean cuts and sawing parameters are not applicable for sawing grooves in the anodes.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является устройство режущих сегментов съемного типа, которые в частности могут содержать поликристаллический алмаз в режущей пластине (заявка WO 2006/019304 А1, опубл. 23.02.2006). Сегменты поочередно размещаются на диске пилы с разных сторон. Передний угол наклона алмазной режущей пластины находится в пределах от + 5° до + 15°. Способ описывает только изменение линейной скорости вращения дисков пил с режущими сегментами относительно обрабатываемого анода в традиционных для технологии пределах 100-300 м/мин.Closest to the claimed invention is the device of the cutting segments of the removable type, which in particular may contain polycrystalline diamond in the cutting insert (application WO 2006/019304 A1, publ. 23.02.2006). Segments are alternately placed on the saw blade from different sides. The front angle of inclination of the diamond cutting insert is in the range from + 5 ° to + 15 °. The method describes only a change in the linear rotational speed of saw blades with cutting segments relative to the anode being processed in the range of 100-300 m / min traditional for the technology.
Недостаток устройства по прототипу режущего сегмента в том, что передний угол наклона режущей пластины является неоптимальным и отсутствует требование к заднему углу наклона режущей пластины. Неоптимальный передний и задний углы определяют пониженную остроту режущей пластины и вызывают повышенное трение, что снижает срок службы сегментов.The disadvantage of the prototype device of the cutting segment is that the front angle of inclination of the cutting insert is not optimal and there is no requirement for the rear angle of inclination of the cutting insert. Non-optimal rake and traverse angles determine reduced sharpness of the insert and cause increased friction, which reduces the life of the segments.
Недостатком устройства прототипа также является отсутствие заданных и оптимальных значений заднего угла, осевого угла и задних боковых углов расположения режущей пластины. Дополнительно к оптимальному переднему углу, оптимальные значения всех указанных углов являются важными при работе режущего сегмента и выполняют хороший вывод стружки, снижают перегрев от трения. Применение оптимальных углов расположения алмазной режущей пластины обеспечивает высокую производительность машин более длительное время по мере затупления режущих пластин.The disadvantage of the device of the prototype is the lack of predetermined and optimal values of the rear angle, axial angle and rear lateral angles of the location of the cutting insert. In addition to the optimal rake angle, the optimum values of all the indicated angles are important during the operation of the cutting segment and perform good chip evacuation, reduce overheating from friction. The use of optimal angles for the location of the diamond cutting insert provides high productivity machines for a longer time as the blunting of the cutting inserts.
Устройство прототипа сегмента также включает алмазную режущую пластину, которая не перекрывает полностью ширину корпуса сегмента и не вовлечена в обработку анода, вызывая дополнительную нагрузку и ускоренный износ. Кроме того, прототип рассматривает только прямоугольную форму режущей пластины (вид спереди).The prototype segment device also includes a diamond cutting insert, which does not completely cover the width of the segment housing and is not involved in the processing of the anode, causing additional load and accelerated wear. In addition, the prototype considers only the rectangular shape of the cutting insert (front view).
Дополнительным недостатком устройства прототипа является то, что задняя часть корпуса сегментов, располагаемая за алмазной пластиной, сконструирована горизонтально. По мере износа алмазной режущей пластины и потери заднего угла задняя часть корпуса режущего сегмента (располагаемая за алмазной пластиной) вовлекается в работу с образованием избыточного тепла от трения о стружку и материал. Это приводит к досрочному повреждению режущего сегмента за счет достижения критических температур для расплавления припоя и потере режущей пластины.An additional disadvantage of the prototype device is that the back of the segment housing located behind the diamond plate is horizontally designed. As the diamond cutting insert wears out and the back corner is lost, the back of the cutting segment housing (located behind the diamond insert) is involved in the work with the formation of excess heat from friction against the chips and material. This leads to premature damage to the cutting segment due to the achievement of critical temperatures for melting the solder and the loss of the cutting insert.
Все указанные недостатки снижают ресурс и эффективность использования режущих сегментов по мере износа, вызывают образование вибраций на приводах дисков пил и приводят к вынужденному снижению производительности машин пиления вплоть до остановки для частичной замены отдельных изношенных режущих сегментов или замены полного комплекта режущих сегментов на дисках пил.All these disadvantages reduce the resource and efficiency of use of the cutting segments as they wear, cause vibrations on the drives of the saw blades and lead to a forced reduction in the performance of sawing machines up to a stop to partially replace individual worn cutting segments or replace a complete set of cutting segments on the saw blades.
Недостатком способа прототипа является приведение стандартного диапазона частоты вращения дисков пил и отсутствие механизма управления процессом пиления. Отсутствие подбора оптимальной скорости подачи анода под необходимую частоту вращения диска пил исключает эффективное управление толщиной срезаемого углерода анода одним режущим сегментом. По мере затупления режущих пластин толщина срезаемого материала должна снижаться за счет повышения частоты вращения и снижения скорости подачи анода под контролем исключения перегрева режущих пластин, в противном случае ток привода дисков пил и вибрация будет расти, что приведет к ускорению износа режущих сегментов. Таким образом, существенным недостатком способа является невозможность дополнительного повышения срока службы режущих сегментов за счет подбора оптимальной толщины срезаемого материала для имеющегося состояния режущих пластин.The disadvantage of the prototype method is to bring the standard range of frequency of rotation of the saw blades and the lack of a sawing process control mechanism. The lack of selection of the optimal feed rate of the anode for the required rotational speed of the saw blade eliminates the effective control of the thickness of the cut-off carbon of the anode by one cutting segment. As the cutting inserts become blunt, the thickness of the material to be cut should decrease due to an increase in the rotation frequency and a decrease in the anode feed rate under the control of eliminating overheating of the cutting inserts, otherwise the saw drive current and vibration will increase, which will lead to accelerated wear of the cutting segments. Thus, a significant drawback of the method is the impossibility of further increasing the service life of the cutting segments by selecting the optimal thickness of the cut material for the existing state of the cutting inserts.
Задачей заявленного изобретения является: повышение срока службы режущих сегментов устройства для обработки обожженных анодов.The objective of the claimed invention is: to increase the service life of the cutting segments of the device for processing calcined anodes.
При этом техническим результатом, достигаемым при реализации изобретения, является снижение тепловой и абразивной нагрузки на режущий сегмент устройства для обработки обожженных анодов.In this case, the technical result achieved during the implementation of the invention is to reduce the thermal and abrasive load on the cutting segment of the device for processing calcined anodes.
Достижение указанного технического результата обеспечивается тем, что режущий сегмент содержит корпус и режущую пластину, соединенную с корпусом в верхней части сегмента, выполненную с выступом относительно обеих сторон корпуса, при этом верхняя часть корпуса выполнена под задним углом наклона корпуса, равным 5÷25 градусов, предпочтительно 7÷17 градусов относительно горизонтальной оси.The achievement of the specified technical result is ensured by the fact that the cutting segment comprises a body and a cutting plate connected to the body in the upper part of the segment, made with a protrusion relative to both sides of the body, while the upper part of the body is made at a rear angle of inclination of the body equal to 5 ÷ 25 degrees, preferably 7 ÷ 17 degrees with respect to the horizontal axis.
Угол менее 5 градусов снижает угол заострения режущей пластины с повышением энергозатрат на пиление, а угол более 25 градусов повышает угол заострения, но уменьшает стойкость режущей пластины к противостоянию ударных нагрузок и износа от трения, приводя к снижению ресурса.An angle of less than 5 degrees reduces the angle of sharpening of the cutting insert with an increase in energy consumption for sawing, and an angle of more than 25 degrees increases the angle of sharpening, but reduces the resistance of the cutting insert to withstanding shock loads and wear from friction, leading to a decrease in resource.
В сравнении с прототипом, у которого применен горизонтальный угол наклона задней части корпуса (0°), в заявленном изобретении обеспечивается более длительная работа сегмента без трения об обрабатываемую поверхность анода, улучшается отвод тепла от режущей пластины и продляется срок службы сегмента.Compared with the prototype, which uses a horizontal angle of inclination of the rear of the casing (0 °), the claimed invention provides a longer operation of the segment without friction on the treated surface of the anode, improves heat dissipation from the cutting insert and extends the life of the segment.
Способствуют достижению технического результата следующие дополнительные отличительные признаки:The following additional distinguishing features contribute to the achievement of the technical result:
Рабочая поверхность режущей пластины выполнена с передним углом наклона -5÷+5 градусов относительно вертикальной оси, предпочтительно -2÷+2 градуса. Передний угол взаимосвязан с задним, они совместно определяют угол заострения режущей пластины. Уменьшение величины переднего угла в отрицательную сторону снижает угол заострения и повышает энергозатраты на пиление. Повышение величины переднего угла приводит к снижению ресурса режущих пластин от ударных нагрузок и износа от трения.The working surface of the cutting insert is made with a front inclination angle of -5 ÷ + 5 degrees relative to the vertical axis, preferably -2 ÷ + 2 degrees. The rake angle is interconnected with the rear, they together determine the angle of sharpening of the insert. Reducing the rake angle in the negative direction reduces the angle of sharpening and increases energy consumption for sawing. Increasing the rake angle leads to a decrease in the resource of the cutting inserts from shock loads and wear from friction.
Осевой угол режущего сегмента находится в диапазоне 0÷2 градусов, предпочтительно 3÷6 градусов. Уменьшение величины осевого угла приводит к ухудшению вывода стружки из пропиливаемого паза, увеличение угла приводит к повышенной нагрузке и ускоренному износу режущей пластины с рабочей боковой стороны и поверхности.The axial angle of the cutting segment is in the range of 0 ÷ 2 degrees, preferably 3 ÷ 6 degrees. A decrease in the axial angle leads to a deterioration in the output of chips from the sawed groove, an increase in the angle leads to increased load and accelerated wear of the cutting insert from the working side and surface.
Выступ режущей пластины относительно корпусов сегментов с рабочей и нерабочей стороны составляет 0,10÷0,15 ширины режущей пластины, предпочтительно 0,08÷0,12 ширины. Меньший выступ приводит к вовлечению в работу диска пилы и его трению, ухудшению отвода тепла. Больший выступ приводит к ускоренному износу боковых сторон режущих пластин. При этом выступы обеспечены заданными задними боковыми углами с рабочей и нерабочей стороны режущих сегментов. Задний боковой угол σ рабочей стороны режущего сегмента составляет +3÷+13 градусов и задний боковой угол θ нерабочей стороны режущего сегмента в диапазоне +1÷+7 градусов.The protrusion of the insert relative to the housing of the segments on the working and non-working sides is 0.10 ÷ 0.15 of the width of the insert, preferably 0.08 ÷ 0.12 of the width. A smaller protrusion leads to the involvement of the saw blade and its friction, worsening heat dissipation. A larger protrusion leads to accelerated wear on the sides of the inserts. In this case, the protrusions are provided with predetermined rear lateral angles on the working and non-working sides of the cutting segments. The rear side angle σ of the working side of the cutting segment is + 3 ÷ + 13 degrees and the rear side angle θ of the non-working side of the cutting segment is in the range + 1 ÷ + 7 degrees.
Поверхность режущей пластины выполнена прямоугольной формы, при этом верхняя часть пластины содержит фаски, выполненные под углом 45 градусов с размером 0,10±0,05 от ширины используемой режущей пластины, предпочтительно 0,07÷0,13 ширины. Уменьшение размера фаски приводит к концентрации нагрузки в углах режущих пластин и их повреждению, увеличение размера фаски снижает эффективную рабочую площадь режущей пластины и меньший ресурс.The surface of the cutting insert is made in a rectangular shape, while the upper part of the insert contains chamfers made at an angle of 45 degrees with a size of 0.10 ± 0.05 of the width of the used insert, preferably 0.07 ÷ 0.13 width. A decrease in the size of the chamfer leads to a concentration of the load in the corners of the cutting inserts and their damage, an increase in the size of the chamfer reduces the effective working area of the cutting insert and a shorter life.
Поверхность режущей пластины может быть выполнена круглой формы с радиусом закругления, равным 0,5÷1,5 ширины режущей пластины, предпочтительно 0,8÷1,2 ширины. Уменьшение радиуса закругления снижает эффективную рабочую площадь режущей пластины и ресурс работы пластины, увеличение радиуса закругления приводит форму к прямоугольной с потерей эффекта от закругления, который выше, чем у прямоугольной. Прямоугольная с фасками и закругленная форма верхней части алмазной пластины в обоих случаях выполняет роль снятия напряжения с углов поликристаллической алмазной пластины в процессе работы и повышает в целом ресурс, при этом для закругленной формы напряжения и усилия более равномерные, что дополнительно увеличивает срок службы сегментов.The surface of the cutting insert can be made round in shape with a radius of curvature equal to 0.5 ÷ 1.5 width of the cutting insert, preferably 0.8 ÷ 1.2 width. Reducing the radius of curvature reduces the effective working area of the cutting insert and the life of the insert, increasing the radius of curvature leads to a rectangular shape with a loss of the effect of rounding, which is higher than that of a rectangular one. The rectangular with chamfers and the rounded shape of the upper part of the diamond plate in both cases plays the role of relieving stress from the corners of the polycrystalline diamond plate during operation and increases the overall resource, while for the rounded shape the stresses and forces are more uniform, which further increases the service life of the segments.
Режущая пластина может быть выполнена из поликристаллического алмаза. Поликристаллический алмаз помимо высокой прочности в несколько раз превосходит твердосплавы из металлов по износостойкости. В результате при изначально высокой стоимости это делает его более выгодным с точки зрения снижения затрат на операционное обслуживание и поддержание высокой производительности машин пиления более длительное время.The cutting insert can be made of polycrystalline diamond. Polycrystalline diamond, in addition to high strength, is several times superior to carbides from metals in terms of wear resistance. As a result, at an initially high cost, this makes it more profitable from the point of view of lowering the costs of operating maintenance and maintaining the high productivity of sawing machines for a longer time.
Технический результат решается также за счет того, что устройство для обработки обожженных угольных анодов, содержащее обрабатывающий инструмент в виде диска пилы с закрепленными на нем режущими сегментами, выполнено с возможностью размещения вышеупомянутых сегментов по всей поверхности инструмента с равными промежутками и попеременно с каждой стороны инструмента в левом и правом зеркальных исполнениях.The technical result is also solved due to the fact that the device for processing calcined carbon anodes, containing a processing tool in the form of a saw blade with cutting segments fixed to it, is arranged to place the above segments on the entire surface of the tool with equal intervals and alternately on each side of the tool in left and right mirror versions.
Режущие сегменты закреплены на диске обрабатывающего инструмента посредством сквозных отверстий и съемных креплений с возможностью замены отдельного сегмента при износе или повреждении.The cutting segments are mounted on the disk of the processing tool through holes and removable fasteners with the ability to replace a single segment with wear or damage.
Технический результат решается также за счет того, что способ обработки обожженных угольных анодов включает:The technical result is also solved due to the fact that the method of processing calcined carbon anodes includes:
(а) - подачу обожженных углеродных анодов в устройство обработки обожженных угольных анодов, содержащее обрабатывающий инструмент в виде диска пилы с закрепленными на нем режущими сегментами, размещенными по всей поверхности инструмента с равными промежутками и попеременно с каждой стороны инструмента в левом и правом зеркальном исполнении;(a) - feeding the calcined carbon anodes to the processing apparatus of the calcined carbon anodes, comprising a processing tool in the form of a saw blade with cutting segments mounted on it, placed on the entire surface of the tool at equal intervals and alternately on each side of the tool in the left and right mirror version;
(б) - обработку обожженных угольных анодов режущими сегментами по любому из п.п. 1-8 с получением пазов в анодах путем постепенного срезания анода режущей пластиной каждого режущего сегмента, при этом толщину срезаемого анода поэтапно снижают от 1,0 мм до 0,2 мм путем увеличения частоты вращения диска пил от 40 до 90 об/мин, предпочтительно 55÷85 об/мин, а скорость подачи обрабатываемого анода снижают с 80 до 20 мм/сек, предпочтительно с 60 до 25 мм/сек.(b) - processing the calcined carbon anodes with cutting segments according to any one of paragraphs. 1-8 to obtain grooves in the anodes by gradually cutting the anode with a cutting plate of each cutting segment, while the thickness of the cut anode is gradually reduced from 1.0 mm to 0.2 mm by increasing the rotational speed of the saw blade from 40 to 90 rpm, preferably 55 ÷ 85 rpm, and the feed rate of the processed anode is reduced from 80 to 20 mm / s, preferably from 60 to 25 mm / s.
Ширина пазов в аноде может составлять от 7 до 14 мм и обусловлена шириной применяемых режущих пластин в режущих сегментах. Глубина пазов может находиться в пределах 250-400 мм и обусловлена технологическими требованиями, предъявляемыми к обрабатываемым анодам.The width of the grooves in the anode can be from 7 to 14 mm and is due to the width of the used cutting inserts in the cutting segments. The depth of the grooves can be in the range of 250-400 mm and is due to technological requirements for the processed anodes.
Уменьшение частоты вращения приводит к появлению и увеличению со временем вибрации на приводе дисков пил и снижению ресурса работы режущих пластин. Повышение частоты вращения приводит к малой толщине срезаемого анода, износа режущих пластин за счет трения и также снижению их ресурса работы.A decrease in the rotation speed leads to the appearance and increase with time of vibration on the drive of the saw blades and to a decrease in the service life of the cutting inserts. An increase in the rotation frequency leads to a small thickness of the anode being cut, wear of the cutting inserts due to friction, and also a decrease in their service life.
Уменьшение скорости подачи приводит к малой толщине срезаемого анода, износу режущих пластин за счет трения и снижению их ресурса работы. Повышение скорости подачи приводит к появлению и увеличению со временем вибрации на приводе дисков пил и снижению ресурса работы режущих пластин.A decrease in the feed rate leads to a small thickness of the anode being cut, wear of the cutting plates due to friction and a decrease in their service life. An increase in the feed rate leads to the appearance and increase with time of vibration on the saw blade drive and to a decrease in the working life of the cutting inserts.
Толщина срезаемого анода есть функция от частоты вращения диска пилы и скорости подачи анода. Снижение толщины срезаемого анода приводит к снижению производительности устройства пиления, износу режущих пластин за счет трения. Увеличение толщины срезаемого анода приводит к ударной нагрузке на режущие пластины. Срезание толщины анода ниже или выше заявленных границ в обоих случаях приводит к снижению ресурса режущих сегментов.The thickness of the cut anode is a function of the rotational speed of the saw blade and the feed speed of the anode. Reducing the thickness of the cut anode leads to a decrease in the performance of the sawing device, the wear of the cutting plates due to friction. An increase in the thickness of the anode being cut leads to an impact load on the cutting inserts. Cutting the thickness of the anode below or above the stated boundaries in both cases leads to a decrease in the resource of the cutting segments.
В зависимости от примененных углов обеспечивается выступ режущей пластины от корпуса режущего сегмента с обеих сторон в соотношении 0,1±0,05 от ширины режущей пластины. Главным отличием от прототипа является выступ режущей пластины с обеих сторон корпуса режущего сегмента, чем достигается исключение трения диска пилы, равномерная нагрузка и равномерный износ сегментов левого и правого исполнения и повышается срок службы.Depending on the angles used, a protrusion of the cutting insert from the housing of the cutting segment on both sides is provided in a ratio of 0.1 ± 0.05 of the width of the cutting insert. The main difference from the prototype is the protrusion of the insert on both sides of the housing of the cutting segment, thereby eliminating friction of the saw blade, uniform load and uniform wear of the segments of the left and right versions and increases the service life.
Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 изображен главный вид режущего сегмента в левом и правом исполнениях (зеркальны), на фиг. 2 - вид левого режущего сегмента сверху, на фиг. 3 - вид режущего сегмента сбоку с формой верха режущей пластины в виде прямоугольника и закругления, на фиг. 4 - фрагмент главного вида устройства для обработки обожженного анода с установленными сегментами левого и правого исполнения, на фиг. 5 - фрагмент вида сбоку устройства с установленными сегментами левого и правого исполнения.The invention is illustrated by drawings. In FIG. 1 shows the main view of the cutting segment in the left and right versions (mirror), in FIG. 2 is a top view of the left cutting segment, in FIG. 3 is a side view of the cutting segment with the shape of the top of the cutting insert in the form of a rectangle and a rounding, in FIG. 4 is a fragment of the main view of the device for processing the calcined anode with the installed segments of the left and right versions, in FIG. 5 is a fragment of a side view of the device with installed segments of the left and right execution.
Пояснения конструктивных элементов, приведенных на чертежах:Explanations of the structural elements shown in the drawings:
1 - режущая пластина с поликристаллическим алмазом;1 - cutting plate with polycrystalline diamond;
2 - корпус режущего сегмента;2 - the body of the cutting segment;
3 - припой (тонкий слой) крепления режущей пластины к корпусу;3 - solder (thin layer) mounting the cutting insert to the body;
4 - отверстия под крепление сегмента к устройству для обработки обожженного анода;4 - holes for mounting the segment to the device for processing the calcined anode;
5 - нерабочая сторона режущего сегмента;5 - non-working side of the cutting segment;
6 - рабочая сторона режущего сегмента;6 - the working side of the cutting segment;
7 - диск пилы;7 - saw blade;
8 - левый режущий сегмент;8 - left cutting segment;
9 - правый режущий сегмент;9 - the right cutting segment;
α - передний угол наклона режущей пластины относительно вертикальной оси;α is the front angle of inclination of the cutting insert relative to the vertical axis;
β - задний угол наклона режущей пластины относительно горизонтальной оси;β is the rear angle of inclination of the cutting insert relative to the horizontal axis;
γ - угол наклона задней части корпуса сегмента относительно горизонтальной оси;γ is the angle of inclination of the rear of the segment housing relative to the horizontal axis;
υ - осевой угол наклона режущей пластины относительно продольной оси корпуса режущего сегмента;υ is the axial angle of inclination of the cutting insert relative to the longitudinal axis of the housing of the cutting segment;
σ - задний боковой угол наклона режущей пластины относительно продольной оси корпуса режущего сегмента с рабочей стороны;σ is the rear lateral angle of inclination of the cutting insert relative to the longitudinal axis of the housing of the cutting segment from the working side;
θ - задний боковой угол наклона режущей пластины относительно продольной оси корпуса режущего сегмента с нерабочей стороны;θ is the rear lateral angle of inclination of the cutting insert relative to the longitudinal axis of the housing of the cutting segment from the non-working side;
А - ширина режущей пластины, мм;A is the width of the insert, mm;
В - выступ режущей пластины от корпуса режущего сегмента, мм;In - the protrusion of the cutting insert from the body of the cutting segment, mm;
С - фаски режущей пластины, мм;C - chamfers of the cutting insert, mm;
R - радиус закругления режущей пластины, мм.R is the radius of curvature of the insert, mm
Режущая пластина 1 представляет собой поликристаллическую алмазную пластину, (сплав алмаза с твердосплавом). Режущая пластина 1 крепится к корпусу 2 с помощью припоя 3. Согласно заявляемому изобретению режущая пластина 1 имеет передний угол наклона α относительно вертикальной оси в диапазоне -5°÷+5°, задний угол наклона β относительно горизонтальной оси и угол наклона задней части корпуса режущего сегмента γ относительно горизонтальной оси в диапазоне +5°÷ +25°, осевой угол режущей пластины υ относительно продольной оси корпуса режущего сегмента в диапазоне 0°÷+12°, задний боковой угол σ рабочей стороны режущего сегмента 6 в диапазоне +3°÷+13° и задний боковой угол θ нерабочей стороны режущего сегмента 5 в диапазоне +1°÷+7°, оба относительно продольной оси корпуса режущего сегмента, выступ В режущей пластины 1 от корпуса режущего сегмента 2 с обеих сторон составляет 0,10±0,05 от ширины А режущей пластины 1, форма исполнения верхней части режущей пластины может быть как прямоугольной с фасками, так и закругленной. Прямоугольная форма содержит фаски С с каждой стороны, выполненные под углом 45° размером 0,10±0,05 от ширины А используемой режущей пластины 1. Закругленная форма верхней части режущей пластины выполняется с радиусом закругления R в соотношении 0,5А÷1,5А от ширины используемой режущей пластины 1.The cutting
Левые режущие сегменты 8 и правые режущие сегменты 9 размещены на диске пилы 7 устройства для обработки обожженных анодов зеркально относительно друг друга.The
Работа режущего сегмента устройства для обработки обожженных анодов осуществляется следующим образом.The work of the cutting segment of the device for processing calcined anodes is as follows.
В процессе эксплуатации режущие сегменты левого 8 и правого 9 исполнения, которые поочередно размещаются на равных промежутках по внешней окружности диска пилы 7, входят в тело обожженного анода за счет вращения диска пилы 7 и подачи обожженного анода на диск пилы, в результате чего производится пиление паза в теле обожженного анода. Каждый корпус режущего сегмента 2 закреплен на диске пилы 7 с помощью быстросъемных креплений (винты, заклепки или любые другие крепления) в отверстиях 4. Применение быстросъемных креплений позволяет оперативно менять отдельный сегмент в случае досрочного повреждения режущей пластины за счет посторонних факторов (включения в аноде, сбой работы машины, бракованная режущая пластина) и предотвращать ускоренный износ остальных сегментов с нормальным состоянием режущих пластин. В процессе эксплуатации режущие пластины 1 постепенно изнашиваются в связи с их затуплением по заднему углу наклона β и задним боковым углам σ и θ с рабочей 6 и нерабочей 5 стороны режущего сегмента. Это приводит к повышению токовой нагрузки на приводах диска пил 7 и устройствах подачи анодов за счет повышения трения и увеличивает нагрузку на режущую пластину каждого сегмента. При этом оптимальный передний и осевой углы обеспечивают более длительное сохранение остроты режущей пластины и лучший отвод стружки, образуемой при пилении.During operation, the cutting segments of the
При использовании новых режущих сегментов имеется возможность срезания каждым сегментом материала анода толщиной до 1,0 мм без больших затрат энергии, что достигается использованием максимальной скорости подачи анода до 80 мм/сек и подбором оптимально низкой частоты вращения диска пилы. Таким образом, достигается максимальная производительность машин. По мере затупления режущей пластины повышается трение, и использование исходной высокой производительности устройства для обработки обожженных анодов получается невозможным за счет повышения силы тока привода дисков пил и устройства подачи выше оптимальной с дополнительным появлением вибраций на приводе дисков пил. Для обеспечения длительного срока службы режущих сегментов по мере затупления и исключения вибраций привода необходимо поэтапно снижать толщину срезаемого анода одним сегментом с 1,0 мм до 0,2 мм, что достигается увеличением частоты вращения дисков пил вплоть до мах значения 90 об/мин и одновременным снижением скорости подачи анода до минимального значения 25 мм/сек. Такой механизм управления приводит к снижению производительности устройства для обработки обожженных анодов до минимально возможного и оптимального для производства, но при этом увеличивается срок службы режущих сегментов и сохраняются нормальные условия работы всех механизмов без вибрации. Управление по изменению параметров устройства для обработки обожженных анодов со снижением толщины срезаемого материала и их производительности осуществляется этапами и проводится до полного износа комплекта режущих сегментов, после чего они меняются на новый комплект. При этом в процессе работы сегменты при необходимости могут меняться по одному за счет их съемной конструкции.When using new cutting segments, it is possible to cut each segment of anode material with a thickness of up to 1.0 mm without high energy costs, which is achieved by using a maximum anode feed rate of up to 80 mm / s and selecting an optimum low saw blade speed. Thus, maximum machine performance is achieved. As the cutting insert becomes blunt, friction increases, and the use of an initial high-performance device for processing calcined anodes is impossible due to an increase in the current strength of the saw blade drive and the feed device above the optimum with the additional appearance of vibrations on the saw blade drive. To ensure a long service life of the cutting segments as the drive dulls and excludes vibration, it is necessary to gradually reduce the thickness of the anode being cut by one segment from 1.0 mm to 0.2 mm, which is achieved by increasing the speed of the saw blades up to a maximum of 90 rpm and simultaneously reducing the feed speed of the anode to a minimum value of 25 mm / sec. Such a control mechanism leads to a decrease in the performance of the device for processing calcined anodes to the minimum possible and optimal for production, but at the same time, the service life of the cutting segments is increased and the normal operating conditions of all mechanisms without vibration are maintained. The control for changing the parameters of the device for processing calcined anodes with a decrease in the thickness of the material being cut and their productivity is carried out in stages and is carried out until the set of cutting segments is completely worn out, after which they are replaced with a new set. At the same time, in the process of operation, segments, if necessary, can be changed one at a time due to their removable design.
Заявленное изобретение позволяет повысить эффективность устройства для обработки обожженных анодов за счет увеличения срока службы режущих сегментов и эксплуатацию с высокой производительностью более длительное время вследствие использования режущих сегментов оптимизированной конструкции и подбора оптимальной толщины срезания материала по мере затупления режущих пластин путем повышения частоты вращения дисков пил и снижения скорости подачи анода.The claimed invention allows to increase the efficiency of the device for processing calcined anodes by increasing the service life of the cutting segments and operating with high performance for a longer time due to the use of the cutting segments of an optimized design and the selection of the optimal cutting thickness of the material as the blades become dull by increasing the rotational speed of the saw blades and reducing anode feed rate.
Принятая конфигурация расположения режущих пластин на сегментах и управление работой машин обеспечивают двукратное повышение ресурса работы относительно достигнутого на режущих сегментах неоптимальной конфигурации и неэффективного управления частотой вращения и скоростью подачи анодов.The adopted configuration of the location of the cutting inserts on the segments and the control of the operation of the machines provide a twofold increase in the service life with respect to the suboptimal configuration achieved on the cutting segments and the ineffective control of the rotational speed and feed speed of the anodes.
Пример осуществления способа.An example implementation of the method.
Режущие сегменты устанавливали на диск пилы, подавали анод в устройство для обработки. Задавали наибольшую скорость подачи анода (80 мм/сек) и устанавливали наименьшую частоту вращения диска пилы 40 об/мин. Это определяло самую высокую производительность машин и максимальную толщину срезания пропиливаемого анода каждым режущим сегментом, равную 1,00 мм. По возрастании токовой нагрузки на приводе диска пилы на приводе устройства подачи анодов на диски пилы и вибрации привода (в процессе затупления режущих сегментов) постепенно снижали скорость подачи анода до минимальной 20 мм/сек, при этом постепенно увеличивали частоту вращения диска пилы начиная от 40 до 90 об/мин.The cutting segments were mounted on the saw blade, the anode was fed into the processing device. The highest anode feed rate (80 mm / s) was set and the lowest rotational speed of the saw blade was set to 40 rpm. This determined the highest machine performance and the maximum cutting thickness of the sawed anode for each cutting segment, equal to 1.00 mm. By increasing the current load on the saw blade drive on the drive of the anode feed device to the saw blades and the drive vibrations (during blunting of the cutting segments), the anode feed speed gradually decreased to a minimum of 20 mm / s, while the saw blade rotation speed gradually increased from 40 to 90 rpm
По мере окончательного затупления режущих пластин устройства для обработки анодов производили замену всех отработавших режущих сегментов на новые. В процессе работы режущих сегментов от нового состояния режущих пластин до полного затупления и появлении отдельных сегментов с дефектами производили их замену на новые.With the final blunting of the cutting inserts, the anode processing devices replaced all spent cutting segments with new ones. During the operation of the cutting segments from the new state of the cutting inserts to complete dullness and the appearance of individual segments with defects, they were replaced with new ones.
За счет регулирования скорости подачи анода и частоты вращения дисков пилы в сравнении с прототипом удалось повысить ресурс работы режущих сегментов с оптимизированной конфигурацией за счет снижения тепловой и абразивной нагрузки на режущий сегмент устройства для обработки обожженных анодов в 1,5-2,0 раза.By adjusting the anode feed rate and the saw blade rotation speed in comparison with the prototype, it was possible to increase the operating life of the cutting segments with an optimized configuration by reducing the heat and abrasive load on the cutting segment of the device for processing calcined anodes by 1.5-2.0 times.
Claims (11)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017117821A RU2652679C9 (en) | 2017-05-22 | 2017-05-22 | Cutting segment of a tool, a tool for processing baked carbon anodes and a method of processing with the tool |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017117821A RU2652679C9 (en) | 2017-05-22 | 2017-05-22 | Cutting segment of a tool, a tool for processing baked carbon anodes and a method of processing with the tool |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2652679C1 RU2652679C1 (en) | 2018-04-28 |
| RU2652679C9 true RU2652679C9 (en) | 2018-07-25 |
Family
ID=62105357
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017117821A RU2652679C9 (en) | 2017-05-22 | 2017-05-22 | Cutting segment of a tool, a tool for processing baked carbon anodes and a method of processing with the tool |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2652679C9 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0922516A1 (en) * | 1997-10-17 | 1999-06-16 | Norsk Hydro Asa | Method and equipment for processing carbon bodies |
| WO2006019304A1 (en) * | 2004-08-16 | 2006-02-23 | Norsk Hydro Asa | Method and device for processing carbon bodies |
| WO2015089672A1 (en) * | 2013-12-20 | 2015-06-25 | 9293-3720 Québec Inc. | Process, apparatus and saw blade for processing anode blocks, and prebaked anode blocks for aluminum production |
| RU2582420C1 (en) * | 2014-12-23 | 2016-04-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Device for cleaning flange sheet of aluminium electrolytic cell |
-
2017
- 2017-05-22 RU RU2017117821A patent/RU2652679C9/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0922516A1 (en) * | 1997-10-17 | 1999-06-16 | Norsk Hydro Asa | Method and equipment for processing carbon bodies |
| RU2233734C2 (en) * | 1997-10-17 | 2004-08-10 | Норск Хюдро Аса | Method for working graphite parts, apparatus for performing the method and working tool |
| WO2006019304A1 (en) * | 2004-08-16 | 2006-02-23 | Norsk Hydro Asa | Method and device for processing carbon bodies |
| WO2015089672A1 (en) * | 2013-12-20 | 2015-06-25 | 9293-3720 Québec Inc. | Process, apparatus and saw blade for processing anode blocks, and prebaked anode blocks for aluminum production |
| RU2582420C1 (en) * | 2014-12-23 | 2016-04-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Device for cleaning flange sheet of aluminium electrolytic cell |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2652679C1 (en) | 2018-04-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6532940B2 (en) | Double-sided cutting inserts and milling tools | |
| KR101757482B1 (en) | Double-sided, indexable turning insert | |
| US10293415B2 (en) | Cutting tool and cutting method | |
| JP2011126008A (en) | Device for milling | |
| JPS6190876A (en) | Super abrasive grain electrodeposition circular saw | |
| JP5834518B2 (en) | Replaceable cutting edge rotary cutting tool | |
| JP2015027707A (en) | Miller insert and exchange type blade miller | |
| JP2017024173A (en) | Cutting insert and edge replacing type rotary cutting tool | |
| RU2652679C9 (en) | Cutting segment of a tool, a tool for processing baked carbon anodes and a method of processing with the tool | |
| JP6337573B2 (en) | Cutting insert and cutting edge exchangeable rotary cutting tool | |
| CN109732130A (en) | A kind of four sword slotting cutters with cooling hole and change spiral unequal blade spacing | |
| JP2007245289A (en) | Cutter | |
| EP3245020B1 (en) | Method and arrangement for processing carbon bodies | |
| JP2005118965A (en) | Insert and edge replaceable rotary tool | |
| CN210702774U (en) | Efficient stainless steel milling cutter | |
| CN208468737U (en) | A kind of gang saw tool bit | |
| CA3141630A1 (en) | Machining tool having asymmetrical teeth having cutting particles | |
| CN108748708A (en) | A kind of high efficiency cutting diamond saw blade | |
| SE1050368A1 (en) | Sharp-edged knife stop | |
| JP2011218486A (en) | Machining tool for finishing | |
| JP4756242B2 (en) | Grinding wheel | |
| RU2463130C1 (en) | Rotary cutter | |
| RU158628U1 (en) | END MILL WITH CHANGEABLE CUTTING PLATES WITH HIGH RESISTANCE | |
| JP6287343B2 (en) | End mill | |
| CN110337342A (en) | External member and milling cutter for milling cutter |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| TH4A | Reissue of patent specification | ||
| TK4A | Correction to the publication in the bulletin (patent) |
Free format text: CORRECTION TO CHAPTER -FG4A- IN JOURNAL 13-2018 FOR INID CODE(S) (54) |