SK69594A3 - Method for cooling of the zone of chip treatment being of material and a device for its realization - Google Patents

Description

Oblasť techniky

Vynález sa vzťahuje na spôsob trieskového opracovania materiálov a dotýka sa najmä spôsobu chladenia zóny trieskového opracovania materiálu a zariadenia na jeho vykonávan i e.

Doterajší stav techniky

Je známy spôsob trieskového opracovania materiálov (SU, A, 148 3205) v ktorom sa privádza stlačený vzduch vírivou rúrkou do zariadenia v ktorom je prúd vzduchu ionizovaný. Na ionizáciu vzduchu sa používa korónový výboj. Prívodom prúdu na sršiacu elektródu vzniká korónový výboj a pod vplyvom jeho elektrického póla nastáva ionizácia a ozonizácia vzduchu. Ionizovaný a ozonizovaný vzduch sa hrdlom privádza do zóny tvorenia triesky. 'Chladí obrábací nástroj a opracovávaný materiál. Naviac urýchľuje 'ionizovaný prúd vzduchu tvorbu tenkého filmu kysličníka na povrchu opracovaného materiálu a obrábacieho nástroja.

Taký film kysličníka na povrchu opracovaného materiálu a obrábač i eho nástroja s1 úž i počas obrábania ako mazadlo.

ktoré znižuje trenie a tým znižuje vývin tepla v zóne tvorby tr i esky.

Tento spôsob však nemôže zaručiť dostatočne účinné chladenie a mazanie povrchu opracovaného materiálu a obrábacieho nástroja.

V zóne tvorenia triesok vznikajú značné konvekčné a dynamické prúdy plynu, ktoré bránia

I

I

I

I í

í

I vniknutiu ionizovaného a ozonizovaného vzduchu do zóny tvorenia triesok. Tým klesá istota tvorenia kysličníka na povrchu opracovávaného materiálu a obrábacieho nástroja, čo má za následok nižšiu životnosť nástroja a zníženie kvality

I

I (

I povrchu obrobku.

Opísaný spôsob môže byť vykonávaný pomocou zariadenia k trieskovému opracovaniu materiálu (SU, A, 148 3205), ktorý obsahuje zdroj prúdu negatívnej polarity, jednotku na vývin i

j prúdu vzduchu, ako aj prostriedok na ionizáciu prúdu vzduchu

I so sršiacou elektródou napojenou na zdroj prúdu. Prostriedok na ionizáciu vzduchu vytvára hrdlo so sršiacou elektródou usporiadanou pozdĺž jeho osi. Jednotka na vytváranie prúdu - vzduchu obsahuje zdroj stlačeného vzduchu, ktorý je vírivou rúrkou spojený so vstupom zariadenia na ionizáciu prúdu i

j - vzduchu.

I í Zariadenie má rovnaké nedostatky ako už opísaný spôsob.

I

I

Podstata vynálezu

Podstatou vynálezu je úloha navrhnúť spôsob chladenia zóny tvorenia triesok na opracovávanom materiále, ktorý zaručuje prívod mazacieho a chladiaceho prostriedku do zóny tvorenia triesok s dostatočnou rýchlosťou a s regulovateľnými fyzikálno-chemickými parametrami a vytváranie filmu kysličníka dostatočne rovnomernej hrúbky na povrchoch vzájomne pôsobiacich, t.j.

materiálu a obrábacieho nástroja, ďalej úči nné odvádzanie tepla zo zóny vytvárania triesok ako aj vyv i núť zariadenie na vykonávanie tohoto spôsobu.

Stanovená úloha je riešená tým, že pri spôsobe chladenia zóny tvorenia triesok materiálu, kedy je zóne tvorenia triesok privádzaný plynný prostriedok mazania a chladenia vytvorený v poli korónového výboja ionizátora, je podľa vynálezu do tejto zóny privádzaný plynný prostriedok mazania a chladenia rýchlosťou, ktorá nie je menšia ako rezná rýchlosť a že vyvolanie korónového výboja sa vykonáva regulovateľným elektrickým prúdom, ktorého intenzita sa mení podľa zmeny

I rýchlosti privádzania plynného prostriedku mazania a chladenia.

Pri opracovaniu materiálu vznikajú v zóne tvorenia triesok konvekčné a dynamické prúdy plynu, ktoré bránia vniknutiu prúdu plynného mazacieho a chladiaceho prostriedku do zóny tvorenia triesok. Aby sa tomu zabránilo, nesmie sa voliť menšia rýchlosť privádzaného plynného mazacieho a chladiaceho prostriedku.

ako je rezná rýchlosť. Použitie stabilizovaného elektrického prúdu na vyvolávanie korónového výboja umožňuje získať počas opracovávania stabilný stupeň ionizácie plynného prostriedku. To spôsobuje vytváranie rovnomerného filmu kysličníka, ktorá slúži počas opracovania ako mazadlo na povrchu obrábacieho nástroja a na povrchu opracovávaného materiálu. V dôs1edku toho narastá odolnosť nástroja proti opotrebeni u.

výkon a kva1 i ta opracovan i a.

Zmena Intenzity elektrického prúdu počas opracovania ešte umožňuje udržať pri zmene prívodnej rýchlosti plynného mazadla a chladiaceho prostriedku potrebný stupeň jeho ionizácie, óím materiálu a zvýš i kva1 i ta opracovan i a sa taktiež

pravdepodobnosť materiály a rôzne	opakovan i a intenzity	dobrých opracovan i a.	výs1edkov	pre	rôzne
Pri zmene	prívodnej	rýchlosť i	plynného	mazacieho a

chladiaceho prostriedku je účelné meniť úmerne intenzitu elektrického prúdu. To umožňuje udržať na konštantnej hodnote požadovaný stupeň ionizácie prostriedku a jeho chemickú aktivitu, čím sa zaručuje opakovanie vysoko kvalitného opracovania a zvýši sa životnosť obrábacieho nástroja.

| Pre niektoré opracovávané materiály, napríklad pre automatovú oceľ je potrebné meniť intenzitu prúdu priamo

I úmerne k zmene rýchlosti privádzaného plynného mazacieho a chladiaceho prostriedku.

Na vyvolávanie korónového výboja je účelné používať

I stabi1izovaný elektrický prúd.

Prívodnou rýchlosťou plynného mazacieho a chladiaceho prostriedku sa najlepšie umožňuje pr i spôsobovať regulovateľnú intenzitu prúdu.

Zariadenie na chladenie zóny trieskového opracovania materiálu obsahuje ionizátor, ktorý má s prívodným zdrojom plynného chladiaceho a mazacieho prostriedku potrubím spojenú skriňu s výstupnou dýzou privrátenou k zóne tvorenia triesok a v skrini uloženou sršiacou elektródou. Ďalej má so sršiacou elektródou vedením spojený zdroj prúdu, pričom je podľa vynálezu v prívodnom potrubiu plynného mazacieho a chladiaceho prostriedku zaradený regulátor prívodnej rýchlosti tohoto prostriedku.

Zariadenie má všetky prednosti požadovaného spôsobu.

Prehľad obrázkov na výkrese i

V nasledujúcom bude vynález vysvetlený pomocou podrobného konkrétneho príkladu vyhotovenia s poukazom na priložený výkres, v ktorom je schematicky znázorneného zariadenia na chladenie zóny tvorenia triesok, ktoré funguje podľa vynálezom požadovaného spôsobu.

Príklady vyhotovenia vynálezu

Zariadenie na chladenie zóny tvorenia triesok materiálu obsahuje ionizátor £ ľubovoľnej konštrukcie so sršiacou elektródou 2 s napríklad negatívnou polaritou, prívodný zdroj 3 plynného mazacieho a chladiaceho prostriedku, zdroj zásobovanie prúdom 4 napojený na sršiacu elektródu, regulátor

I prívodnej rýchlosti plynného mazacieho a chladiaceho prostriedku, ako aj ovládateľný stabilizátor 6 intenzity výstupného prúdu v prúdovom obvode.

I

I t

I

I

I ί

ľ

Ionizátor £ tvorí dutá skriňa 7, ktorá napríklad tvorí pozitívnu elektródu a má výstupnú dýzu 8 privrátenú zóne tvorenia triesok, pričom je v tejto skrini 7 usporiadaná pozdĺž jej pozdĺžnej osi sršiaca elektróda 2, napojená na zdroj zásobovania prúdom 4. Ako zdroj sa môže použiť zdroj striedavého prúdu alebo zdroj prúdu s negatívnou alebo zdroj prúdu pozitívnej polarity, ktorých voľba materiálu obrobku, na obrábacom nástroju, obrábania, mazacieho a polaritou závisí na na intenzite ako aj na zloženie chladiaceho prostriedku.

techno1og i ckého plynného

Skriňa 7 je potrubím 9 spojená s prívodným zdrojom 3 plynného mazacieho a chladiaceho prostriedku, napríklad so stlačeným vzduchom, ktorý pri prúdeniu skriňou 7 a pri vzájomnom pôsobeniu s polom korónového výboja, vyvolaným sršiacou elektródou 2 a skriňou 7, ionizuje pri súčasnej tvorbe ozónu a je privádzaný ako nasmerovaný prúd dýzou 8 do zóny tvorenia triesok.

Regulátor 5 rýchlosti privádzania mazacieho a chladiaceho prostriedku je osadený v potrubiu 9 a vyhotovený ako známe zariadenie, ktoré umožňuje konštantné dodržiavanie prívodnej rýchlosti prostriedku v určenom rozsahu nie nižšom, ako je rezná rých1osť. Ako regulátor sa môže použ ívať napríklad vent i 1 ako akčný člen regulácii sa môže ovládať buď ručne podľa hodnôt meracieho prístroja na meranie reznej rýchlost i alebo automaticky pomocou snímača 10 usporiadaného na opracovávanom obrobku a znázorneného čiarkovanou čiarou, pričom spojovacie vedenie snímača 10 s akčným členom regulácie regulátora 5 je taktiež znázornené čiarkované.

Regulovateľný stabilizátor výstupného prúdu 6 je osadený v prúdovom obvode sršiacej elektródy 2 medzi zdrojom prúdu 4 a ionizátorom 1. a je vyhotovený ako známy stabilizátor prúdu, napríklad ako elektronický zosilňovač so zápornou väzbou prúdu alebo, ako je to znázornené na výkrese, ako dva (jeden pevný 12, druhý regulovateľný 13) odpory zapojené do série, ktorých celkový odpor je väčší ako odpor korónového vybíjania a ktoré umožňujú reguláciu intenzity prúdu podľa zmeny prívodnej rýchlosti plynného mazacieho a chladiaceho prostriedku. Pritom sa môže vykonávať ovládanie akčného členu regulátora 5 alebo automaticky, keď je vstup akčného členu 14 tohoto odporu 13 napojený čiarkované znázorneným spojovacím vedením 15 na výstup akčného členu regulátora 5.

Zdroj zásobovania prúdom 4 a ionizátor 1 sú napojené na nulovú zbernicu 16.

Činnosť takého zariadenia podľa požadovaného spôsobu prebieha takto:

Pri trieskovom opracovaniu sa uvedie obrobok do rotačného pohybu s predpísanou rýchlosťou otáčania, na jeho povrch sa pristaví obrábací nástroj 17 a pri ich kontakte a vzájomnom pohybe vykonáva sa trieskové

Rezná rýchlosť sa nastaví podľa zvolenej technológie a mení sa v závislosti na materiále obrobku, na obrábacom nástroji, na typu použitej výbavy a pod.

Súčasne s opracovaním obrobku sa zavádza do zóny tvorenia triesok mazací a chladiaci prostriedok, čo je ionizovaný a ozonizovaný prúd vzduchu, ktorý sa vytvára známym spôsobom v poli korónového výboja Ionizátora a privádza sa ako smerovaný prúd dýzou 8 jeho skrine 7. Prúd ionizovaného vzduchu chladí obrábací nástroj 17 a materiál obrábaného obrobku H; a ešte urýchľuje ionizovaný prúd vzduchu vytváranie filmu kysličníka na povrchu obrábaného materiálu a na povrchu obrábacieho nástroja, ktorý slúži ako mazadlo a znižuje vyvíjanie tepla v zóne tvorenia triesok.

I i

>

I ι

i l

I

I i

i i Podľa nastavenej alebo zmenenej reznej rýchlosti sa vopred určí regulátorom 5 prívodná rýchlosť Vi plynného j mazacieho a chladiaceho prostriedku, ktorá sa nastaví ako ! rovnako veľká alebo väčšia ako rezná rýchlosť, čím sa umožní prúdu tohoto prostriedku prekonať konvekčné a dynamické prúdy >

I vzduchu vznikajúce v zóne tvorenia triesok.

Po dodržaniu konkrétnych parametrov ionizovaného prúdu vzduchu na vopred určenej úrovni, podľa nastavenej alebo zmenenej reznej _a rýchlosti, sa používa na vyvolávanie korónového výboja v ionizátore regulovateľný stabilizovaný ;· elektrický prúd začínajúci intenzitou 1 pA, ktorého intenzita ’ sa nastavuje podľa zmeny prívodnej rýchlosti Vi plynného mazacieho a chladiaceho prostriedku. Pre ten účel sa privádza ovládací signál od výstupu regulátora 5 k vstupu i regulovateľného stabilizátora 6, t.j. k odporu 13.ktorý mení ΐ

intenzitu prúdu úmerne alebo priamo úmerne k zmene prívodnej i

' rýchlosti plynného mazacieho a chladiaceho prostriedku, čo je

I | závislé na spôsobe trieskového opracovania na druhu použitého

J materiálu opracovávaného obrobku a na použitom stroju.

j i

Regulácia intenzity stabilizovaného prúdu počínajúc od 1 p A je podmienená tým, že pri intenzite prúdu pod 1 pA sa nedá vyvolať v ionizátore korónový výboj.

i í · i

! Príklad 1:

Na sústruhu sa vykonáva trieskové opracovávanie oceľového obrobku druhu 20G, bol použitý obrábací nástroj MS-1460, nastavená rezná rýchlosť 160 m/mln a prívodná rýchlosť plynného mazacieho a chladiaceho prostriedku 600 m/min. Na vyvolanie korónového výboja bola nastavená intenzita prúdu 60 pA. Pri zmene reznej rýchlosti a pri jej narastaniu až na 250 m/min bola rýchlosť privádzaného plynného mazacieho a chladiaceho prostriedku 900 m/min, pričom sa zmenila úmerne stabilizátorom regulovateľná intenzita prúdu a bola 80 μΑ.

Následkom toho bola životnosť nástroja pri opracovaniu podľa požadovaného spôsobu 61 a 31 min., namiesto 34 a 19 min. pri opracovaniu podľa prototypu.

Príklad 2:

Na fréze sa vykonávalo trieskové opracovanie obrobku z . ocele 45 frézou zo zliatiny R6M5. Bola nastavená rezná rýchlosť 15 m/min a prívodná rýchlosť plynného mazacieho a • chladiaceho prostriedku 120 m/min. Na vyvolanie korónového výboja sa použila intenzita prúdu 50 μΑ. Pri zmene reznej rýchlosti a jej narastaniu až na 25 m/min bola prívodná rýchlosť plynného mazacieho a chladiaceho prostriedku 200 m/min., pričom sa zmenila úmerne stabilizátorom regulovateľná intenzita prúdu a bola 83 μΑ.

V tomto prípade vzrástla životnosť fréz v porovnaniu s prototypom v oboch prípadoch 1,45 násobne.

Požadovaný spôsob môže byť používaný pri trieskovom opracovaniu materiálov, najmä pri sústruženlu, frézovaniu, vŕtaniu, frézovaniu ozubenia a pod. Zariadenie na chladenie , zóny tvorenia triesok materiálu môže byť používané na známych obrábacích strojoch, v automatických linkách a robototechnických komplexoch.

Claims (5)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Spôsob chladenia zóny trieskového opracovania materiálu, v ktorom sa privádza do zóny tvorenia triesok plynný mazací a chladiaci prostriedok pripravený v poli korónového výboja ionizátora (1), vyznačujúci sa tým, že mazací a chladiaci prostriedok sa privádza do zóny tvorenia triesok rýchlosťou, ktorá nie je menšia ako rezná rýchlosť a že sa používa na vyvolanie korónového výboja regulovateľný elektrický prúd, ktorého intenzita sa mení podľa zmeny rýchlosti privádzaného plynného mazacieho a chladiaceho prostriedku.
2. 2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že na vyvolávanie korónového výboja sa používa regulovateľný elektrický prúd.
3. 3. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že intenzita elektrického prúdu sa mení úmerne k zmene rýchlosti privádzaného plynného mazacieho a chladiaceho prostriedku.
4. 4. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že intenzita elektrického prúdu sa mení priamo úmerne k zmene rýchlosti privádzaného plynného mazacieho a chladiaceho prostr i edku.
5. 5. Zariadenie na chladenie zóny trieskového opracovania materiálu, ktoré sa skladá zo skrine (7) ionizátora (1) opatrenej výstupnou dýzou (8) privrátenou k zóne tvorenie triesok a spojenou potrubím s prívodným zdrojom (3) plynného mazacieho a chladiaceho prostriedku, zo sršiacej elektródy (2) uloženej v skrini (7) a zo zdroja dodávky prúdu (4) vedením spojeného so sršiacou elektródou (2), vyznačujúce sa tým, že v potrubiu (9) na prívod plynného mazacieho a chladiaceho prostriedku je osadený regulátor (5) rýchlosti tohoto privádzaného prostriedku.