RU2791112C1

RU2791112C1 - Chip crushing device for cutting on lathe

Info

Publication number: RU2791112C1
Application number: RU2022109801A
Authority: RU
Inventors: Сергей Сергеевич Башлыков; Дмитрий Павлович Шорников; Сергей Васильевич Новиков; Андрей Вадимович Тенишев; Мария Сергеевна Тарасова; Борис Александрович Тарасов
Filing date: 2022-04-13
Publication date: 2023-03-02

Abstract

FIELD: mechanical engineering.

SUBSTANCE: invention can be used in the crushing of chips formed during cutting on lathes. A device for crushing chips during cutting on a lathe contains a source of electricity and a receiver for metal chips. The power source is made in the form of a pulse source, one pole of which is connected by means of the first flexible cable to the metal chip receiver, and the other pole serves to connect the second flexible cable to the lathe. The receiver for metal chips is made in the form of a cone of insulating material with a wall thickness of 2÷5 mm; inside it another cone of electrically conductive material is inserted with a wall thickness of 1÷2 mm, and the diameter of the base of the cone D is 30÷80 mm. The ratio of the diameter of the base of the cone D to its height H is 0.8÷1.2.

EFFECT: stability of chip crushing is ensured and the energy consumption in this process is reduced.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для дробления стружки, образующейся при обработке резанием на токарных станках.The invention relates to the field of mechanical engineering and can be used for crushing chips formed during cutting on lathes.

Известно устройство для дробления стружки описанное в патенте на изобретение RU 2641444, опубликовано 17.01.2018, в котором осуществляют механическую обработку стальной заготовки с дроблением стружки с помощью нагрева обрабатываемой поверхности детали лазерным лучом, который перемещают по этой заготовке. Недостатком предлагаемого изобретения является большое энергопотребление для нагрева значительной площади поверхности детали.A device for chip crushing is known, described in the patent for invention RU 2641444, published on January 17, 2018, in which a steel billet is machined with chip crushing by heating the workpiece surface with a laser beam that is moved along this billet. The disadvantage of the present invention is the high energy consumption for heating a large surface area of the part.

Известно устройство для точения труднообрабатываемых материалов описанное в патенте на полезную модель RU 164938, опубликовано 27.09.2015, в котором точение заготовки осуществляют при пропускании импульсов электрического тока между инструментом и обрабатываемой деталью. Это дает повышение производительности обработки детали за счет нагрева области заготовки, расположенной непосредственно в зоне контакта резца и обрабатываемой поверхности, что приводит к повышению пластичности материала заготовки, но не обеспечивает дробление стружки, так как импульсы электрического тока не проходят через стружку.A device for turning hard-to-machine materials is described in utility model patent RU 164938, published on September 27, 2015, in which the workpiece is turned by passing electric current pulses between the tool and the workpiece. This gives an increase in the productivity of part processing due to heating of the workpiece area located directly in the contact zone of the cutter and the machined surface, which leads to an increase in the plasticity of the workpiece material, but does not provide chip breaking, since electric current pulses do not pass through the chip.

Решением, наиболее близким предложенному по технической сущности и достигаемому эффекту, является устройство описанное в А.С. №899284, опубликовано 23.01.82, «Способ дробления стружки при обработке резанием». В этом устройстве дробление стружки осуществляют путем ее плавления электрическим разрядом между пластинами (электродами) в момент минимального значения силы резания. Недостатком указанного изобретения является нестабильность стружкодробления и высокое энергопотребление. Нестабильность стружкодробления объясняется тем, что электрический разряд для дробления стружки возникает только тогда, когда стружка одновременно касается двух пластин (электродов) и не всегда может пройти через стружку. Высокое энергопотребление для дробления стружки вызвано тем, что используется мощный источник постоянного тока.The solution closest to the proposed technical essence and the effect achieved is the device described in A.S. No. 899284, published 01/23/82, "Method of chip breaking during cutting." In this device, chip crushing is carried out by melting it by an electric discharge between the plates (electrodes) at the moment of the minimum value of the cutting force. The disadvantage of this invention is the instability of chip breaking and high energy consumption. The instability of chip breaking is explained by the fact that an electric discharge for chip breaking occurs only when the chip simultaneously touches two plates (electrodes) and cannot always pass through the chip. The high power consumption for chip breaking is due to the use of a powerful DC power supply.

В связи с этим, важнейшей задачей является разработка нового устройства для дробления стружки при обработке резанием на токарном станке, позволяющего повысить стабильность дробления стружки и при этом снизить расход энергопотребления.In this regard, the most important task is to develop a new device for chip breaking when machining on a lathe, which can improve the stability of chip breaking and at the same time reduce energy consumption.

Технический результат предполагаемого устройства направлен на повышение стабильности дробление стружки при обработке резанием на токарном станке с помощью прямого пропускания импульсов электрического тока непосредственно через стружку со снижением энергопотребления.The technical result of the proposed device is aimed at improving the stability of chip breaking during cutting on a lathe by direct transmission of electric current pulses directly through the chips with reduced energy consumption.

Указанный результат достигается тем, что в устройстве для дробления стружки при обработке резанием на токарном станке, включающее источник электроэнергии, приемник для металлической стружки, согласно изобретению, источник электроэнергии выполнен в виде импульсного источника, один полюс которого соединен посредством первого гибкого кабеля с приемником для металлической стружки, а другой полюс служит для подключения второго гибкого кабеля с токарному станку, при этом приемник для металлической стружки выполнен в виде конуса из изолирующего материала с толщиной стенки 2÷5 мм, внутрь которого вставлен другой конус из электропроводного материала с толщиной стенки 1÷2 мм, а диаметр основания конуса D равен 30÷80 мм, причем соотношение диаметра основания конуса D к его высоте Н равна 0,8÷1,2.This result is achieved by the fact that in the device for chip breaking during cutting on a lathe, including a power source, a metal chip receiver, according to the invention, the power source is made in the form of a pulsed source, one pole of which is connected by means of the first flexible cable to the metal chip receiver. chips, and the other pole is used to connect the second flexible cable with a lathe, while the receiver for metal chips is made in the form of a cone of insulating material with a wall thickness of 2÷5 mm, inside which is inserted another cone of electrically conductive material with a wall thickness of 1÷2 mm, and the diameter of the base of the cone D is 30÷80 mm, and the ratio of the diameter of the base of the cone D to its height H is 0.8÷1.2.

Повышение стабильности дробления обеспечивается тем, что импульсы электрического тока пропускаются непосредственно через стружку. Приемник с толщиной стенки конуса из изолирующего материала t=2÷5 мм обеспечивает ему достаточную прочность и изолируют его от попадания высокого напряжения на землю, а конус из электропроводного материала с толщиной стенки 1÷2 мм также обеспечивает оптимальную прочность, что при других значениях значительно ниже. При соотношении диаметра основания конуса D к его высоте Н равна 0,8÷1,2 обеспечивается наилучший заход стружки в конус и ее дробление, что при других размерах будет менее эффективно. При этом, благодаря тому, что в предлагаемом устройстве используется импульсный источник, который срабатывает только в момент касания стружки стенки внутреннего конуса происходит снижение расхода электроэнергии по сравнению с источником постоянного тока указанного в прототипе.An increase in crushing stability is ensured by the fact that electric current pulses are passed directly through the chips. The receiver with a cone wall thickness of insulating material t=2÷5 mm provides it with sufficient strength and isolates it from high voltage on the ground, and a cone of electrically conductive material with a wall thickness of 1÷2 mm also provides optimal strength, which at other values significantly below. When the ratio of the diameter of the base of the cone D to its height H is equal to 0.8÷1.2, the best chip entry into the cone and its crushing are ensured, which will be less effective for other sizes. At the same time, due to the fact that the proposed device uses a pulse source, which is triggered only at the moment the chips touch the wall of the inner cone, the power consumption is reduced compared to the direct current source specified in the prototype.

На фиг. 1 представлено устройство для дробления стружки при обработке резанием на токарном станке.In FIG. 1 shows a device for crushing chips during cutting on a lathe.

Пример конкретной реализации предлагаемого изобретения поясняется фиг. 1, на которой показано устройство для дробления стружки при обработке резанием на токарном станке. Оно включает импульсный источник электроэнергии 1, формирующий импульсы электрического тока, приемник для металлической стружки 2, состоящего из наружного конуса 3, выполненного из изолятора, например, текстолита высотой Н, и основанием диаметром D и внутреннего конуса 4, выполненного из металла, например, меди, к которому подсоединен первый гибкий кабель 5, а второй гибкий кабель 6, идущий от другого полюса импульсного источника электроэнергии 1, служит для подключения к токарному станку 7 через болт резцедержателя 8. Стружка 9 образуется в процессе работы станка 7 при точении резцом 10 детали 11.An example of a specific implementation of the proposed invention is illustrated in Fig. 1 showing a chip breaking device for cutting on a lathe. It includes a pulsed power source 1, which generates electric current pulses, a metal chip receiver 2, consisting of an outer cone 3 made of an insulator, for example, textolite with a height H, and a base with a diameter D and an inner cone 4, made of metal, for example, copper , to which the first flexible cable 5 is connected, and the second flexible cable 6, coming from the other pole of the pulsed power source 1, is used to connect to the lathe 7 through the tool holder bolt 8. Chips 9 are formed during the operation of the machine 7 when turning the part 11 with a cutter 10 .

Устройство работает следующим образом. Предварительно включаем импульсный источник электроэнергии 1 и запасаем в нем энергию необходимую для нагрева и дробления стружки. Затем деталь 11 размещается в токарный станок 7 и производится ее точение резцом 10. Образовавшиеся при этом стружка 9 направляется в приемник 2. При касании стружки 9 внутреннего металлического конуса 4 происходит разряд импульса тока от импульсного источника электроэнергии 1 по кабелю 5 через стружку 9 и резец 10 на землю. Стружка 9 нагревается и в некоторых местах плавится или взрывается, в результате чего происходит ее разрушение и дробление. Пока новая образовавшиеся стружка снова доходит до приемника 2, импульсный источник электроэнергии 1 заряжается снова до необходимых параметров и снова готов к работе. Стружка 9 снова дробится при ее касании внутреннего металлического конуса 4. Цикл повторяется снова и снова пока идет процесс резания. Раздробленная стружка под собственным весом попадает в корыто станка.The device works as follows. We first turn on the pulsed power source 1 and store in it the energy necessary for heating and chipping. Then the part 11 is placed in the lathe 7 and it is turned with a cutter 10. The resulting chips 9 are sent to the receiver 2. When the chips 9 touch the inner metal cone 4, a current pulse is discharged from a pulsed power source 1 along the cable 5 through the chip 9 and the cutter 10 to the ground. Chips 9 are heated and in some places melt or explode, resulting in their destruction and crushing. While the newly formed chips again reach the receiver 2, the pulsed power source 1 is charged again to the required parameters and is ready for operation again. The chip 9 is crushed again when it touches the inner metal cone 4. The cycle is repeated over and over again while the cutting process is in progress. The crushed chips under their own weight fall into the trough of the machine.

Предлагаемое изобретение было опробовано при резании на токарном станке прутков из марок различных сталей диаметром 15÷80 мм. Использовался импульсный источник электроэнергии с запасаемой энергии до 10 кВт. Наружный конус приемника стружки был изготовлен из текстолита, наружный диаметр основания которого был равен D=80 мм, а высота конуса Н=100 мм (D/H=0,8). Толщина стенки этого конуса равна 4 мм, а толщина стенок металлического конуса, вставленного в текстолитовый конус, равна 2 мм. Работа устройства показало стабильное дробление стружки при различных скоростях резания и подачи резца.The present invention was tested when cutting on a lathe bars of various steel grades with a diameter of 15÷80 mm. A pulsed power source with a stored energy of up to 10 kW was used. The outer cone of the chip receiver was made of textolite, the outer diameter of the base of which was equal to D=80 mm, and the height of the cone was H=100 mm (D/H=0.8). The wall thickness of this cone is 4 mm, and the wall thickness of the metal cone inserted into the textolite cone is 2 mm. The operation of the device showed stable chip breaking at various cutting speeds and cutter feeds.

Таким образом, применение описанного изобретения для дробления стружки при обработке резанием на токарном станке позволяет обеспечить повышение стабильности стружкодробления и снизить расход электроэнергии.Thus, the use of the described invention for chip breaking during machining on a lathe makes it possible to increase the stability of chip breaking and reduce power consumption.

Claims

A device for crushing chips during cutting on a lathe, including a power source, a metal chip receiver, characterized in that the power source is made in the form of a pulse source, one pole of which is connected by means of the first flexible cable to the metal chip receiver, and the other pole serves for connecting the second flexible cable to the lathe, while the receiver for metal chips is made in the form of a cone made of insulating material with a wall thickness of 2÷5 mm, inside which another cone is inserted from an electrically conductive material with a wall thickness of 1÷2 mm, and the diameter of the base of the cone D is equal to 30÷80 mm, and the ratio of the diameter of the base of the cone D to its height H is equal to 0.8÷1.2.