SU872035A1 - Способ механической обработки с подогревом зоны резани плазменной дугой - Google Patents

Description

Изобретение относится к станкостроению.

Известей способ механической обработки с подогревом зоны резания плазменной дугой, включающий нанесение стружкораэделительных канавок на поверхность резания воздействием импульсов тока плазмотрона flj.

Недостатком способа является то, что расплавленной импульсом тока плазмотрона металл в зоне стружкоразделитель- ¹ ной канавки не во всех случаях удаляется из нее, что ухудшает процесс стружколомания. Для того, чтобы предотвратить кристаллизацию расплавленного металла в зоне стружкоразделительной канавки необходимо резец располагать в непосредственной близости от .анодного· пятна (25 см), что значительно снижает технологические возможности применения данно- „ го способа и приводит к повышенному из- ⁴ носу лезвия твердосплавного вольфрамосодержащего режущего инструмента. Кроме того, при расположении стружкораз2 делительной канавки вдоль образующей поверхности резания лезвие режущего инструмента при снятии стружки одновременно по всей длине входит в канавку, что приводит к ударным нагрузкам и повышенному износу режущего инструмента.

Цель изобретения - повышение эффективности процесса резания путем удаления расплавленного металла из канавок и увеличение стойкости режущего инструмента.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу механической обработки с подогревом зоны резания плазменной дугой при подаче импульса тока на поверхность резания дополнительно импульсно воздействуют плазмообразующим газом с расходом газа в импульсе, составляющим 1,1 - 1,5 расхода газа в нормальном режиме работы плазмотрона, причем дугу плазмотрона перемещают переменным магнитным полем в плоскости, составляющей с образующей поверхности резания угол 5-15?

Для удаления расплавленного металла > из стружкоразделительной канавки исполь-, зуют импульс плазмообразующего газа.

На чертеже представлена схема, реализующая предлагаемый способ. 5

С увеличением расхода плазмообразующего газа растет и динамический напор струи, определяемый из выражения _о i'V¹²· Б¹ ίο дин.= —γ - 1 гдеР_дин- динамический напор струи;

р - плотность пЬазменной струи;

У - скорость плазменной струи; и S - массовый расход плазмообразующего газа;.

§ - сечение струи.

Повышенный динамический напор газа ^ДиН. УДаля^61, расплавленный металл из . ₂₀ стружкоразделительной канавки. Импульс газа подается одновременно с импульсом тока. Импульсный расход газа должен быть равен 1,1 - 1,5 расхода газа в нормальном режиме работы плазмотрона. Ес- ₂₅ ли превышение импульсного расхода газа над расходом газа в нормальном режиме Менее, чем в 1,1 раза,динамический напор струи возрастает незначительно, и исчезает эффект выноса расплавленного металла из стружкоразделительной канавки. При увеличении расхода плазмообразующего газа более, чем в 1,5 раза по сравнению с номинальным, нарушается стабильный режим работы плазмотрона и уменьшается сила тока дуги,' что резко снижает эффективность образования стружкораздели-тельных канавок определенного размера. Кроме того, резкий импульс газа большой величины может прожечь канавку больших размеров, чем необходимо для качественного стружколомания. Для уменьшения ударных нагрузок : на резец при его; прохождении через стружкоразделительную канавку последнюю следует наносить под углом ώ к образующей поверхности резания. В этом случае режущее лезвие преодолевает стружкоразделительную канавку не всей поверхностью одновременно, а постепенно, в зависимости от угла между образующей поверхности резания и стружкоразделительной канавкой.

Для безопасного стружколомания необходимо, чтобы новая стружка начала образовываться не раньше, чем полностьк сломается и отпадет предыдущая. В этом случае устраняется возможность сваривания стружек вследствие их усадки. Это условие выполняется в пределе в том случае, если диагональ наносимой канавки расположена по образующей поверхности резания. В этом случае угол ct между канавкой 1 и образующей поверхности резания определяется из выражения d, %. чгсц ~~ srarcsin , где h - ширина стружкоразделительной канавки;

С - ее длина;

L - ширина поверхности резания (длина образующей поверхности резания).

Эти выражения равны, если канавка наносится по всей ширине поверхности резания от обрабатываемой до обработанной поверхности. Так как технологическая ширина поверхности резания не превышает .15 мм, а ширина канавки, наносимой плазменной дугой не· меньше 3 4 мм, то угол d получается равным 15°. Следовательно, для качественного стружколомания с малыми ударными нагрузками угол d между образующей поверхности резания и наносимой стружкоразделительной канавкой не должен превышать 15°. Проведенные исследования показывают, что эффект уменьшения ударных нагрузок 30 ца резец, обусловленный нанесением канавок под углом ώ к образующей поверхности резания, начинает сказываться при значениях угла d больших 4°. Таким образом для работы резца с уменьшенными 35 ударными нагрузками угол d между наносимой стружкоразделительной канавкой . и образующей поверхности резания должен находиться в пределах 5 -15°.

Оптимальным является следующий режим обработки резанием с плазменным подогревом: а) продолжительность импульса тока - 7 мс, импульса плазмообразующего газа - 10 мс; б) сила тока в i

импульсе равна трем значениям тока нагрева, импульсный расход плазмообразующего газа равен 1,3 расхода газа в нормальном режиме работы плазмотрона;

в) частота подачи импульсов 2 Гц; г) ши⁵⁰ рина снимаемой стружки 12 мм; д) угол cL между образующей поверхности резания и стружкоразделительной канавкой 12 - 14°.

Для сравнения проведены испытания ⁵⁵ известного и предлагаемого способов при обработке детали из стали марки ЗХ2В8 на токарном станке. Данные испытаний приведены в таблице.

о

СО

)

I о н

I •4*

СО

I СМ с»

Предлагаемый 7 50 3 7 1,3 10 2,6 2 13 99 0,60 . - Пример. Обработку резанием проводят на токарном, карусельном или лобовом станке. В качестве источника 'питания плазмотрона используют стандартный источник питания для плазменной резки (например- ^гКиев - 4, АПР-401 й т.п.) с генератором мощных импульсов или специальный источник питания. В систему газоснабжения, плазмотрона вводят дополнительную ветвь с электропневмо•клапаном¹ и вентилем, отрегулированным на импульсный расход газа. Используют плазмотрон для плазменной резки с перечисленными установками, снабженный магнитопроводом 2 и электромагнитом. Плазмотрон 3 вместе с магнитопроводом 2 имеет возможность поворачиваться вокруг своей оси, что необходимо для выставления определенного угла между стружкоразделительной канавкой и образующей поверхности резания. Включение и выключение электропневмоклапана и электромагнита плазмотрона осуществляют включением и выключением импульса тока. Частоту подачи импульсов регулируют источником питания. Деталь устанавливают на станке и включают его. Подводят плазмотрон с предварительно выставленным на нужный угол магнитопроводом к детали. После включения плазмотрона, зажигания электрической дуги 4 и выхода плазмотрона на режим нагрева подводят резец 5 к детали 6, включают генератор импульсов и-начинают резание. Стружка легко ломается на куски длиной 45 см.

Использование предлагаемого способа механической обработки с подогревом зоны резания плазменной дугой обеспечивает по сравнению с известными способами следующие преимущества: удаление расплавленного импульсами тока металла из стружкоразделительных канавок, увеличение в 1,2 - 1,4 раза стойкости твердосплавных резцов.

Claims (1)

1. Изобретение относитс  к станкостроению . Известен способ механической обработки с подогревом зоны резани  плазменной дугой, включающий нанесение стружкоразделительных канавок на поверхность резани  воздействием импульсов тока ипа мотрона 1} Недостатком способа  вл етс  то, что расплавленной импульсом тока плазмотрона металл в зоне стружкоразделительной канавки не во всех случа х удал етс  из нее, что ухудшает процесс стружколомани . Дл  того, чтобы предотвратить кристаллизацию расплавленного металла в зоне стружкоразделительной канавки необходимо резец располагать в непосредственной близости от .анодного- п тна (25 см), что значительно снижает технологические возможности 1фименени  данного способа и приводит к повышенному износу лезви  твердосплавного вольфрамо- содержащего режущего инструмента. Кроме того, при расположении стружкор азделительной канавки вдоль образующей поверхности резани  лезвие режущего инструмента при сн тии стружки одновременно по всей длине входит в канавку, что приводит к ударным нагрузкам и повышенному износу режущего инструмента. Цель изобретени  - повышение эффективности jpouecca резани  путем удалени  расплавленного металла из канавок и увеличение стойкости режущего инструмента . Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу механической обработки с подогревом зоны резани  плазменной дугой при подаче импульса тока на поверхность резани  дополнительно импульсно воздействуют плазмообразуюшим газом с расходом газа в импульсе, составл ющим 1,1 - 1,5 расхода газа в нормальном режиме работы плазмотрона , причем дугу плазмотрона перемен ют переменным магнитным полем в плоскости , составл ющей с образующей поверхности резани  угол 5 - 15. 38 Дл  удалени  расплавленного металла из стружкоразделительной канавки исполь зуют импульс плазмообразующего газа. На чертеже представлена схема, реализующа  предлагаемый способ. С увеличением расхода плазмообразующего газа растет и динамический напор струи, определ емый из выражени  Д IPS гдеРд(- динамический напор струи; ; р - плотность пhaзмeннoй струи; У - скорость плазменной струи; И - массовый расход плазмообразующего газа;. S - сечение струи. Повышенный динамический напор газа . расплавленный металл из . стружкоразделительной канавки. Импул-ьс газа подаетс  одновременно с импульсом тока. Импульсный расход газа должен быть равен 1,1 - 1,5 расхода газа в но мальном релшме работы плазмотрона. Если превышение импульсного расхода газа над расходом газа в нормальном режиме Менее, чем в 1,1 раза.динами-.эский на пор струи возрастает незначительно, и ис чезает эффект выноса расплавленного металла из стружкоразделительной канавки. При увеличении расхода, плазмообразующего газа более, чем в 1,5 раза по сравнению с номинальным, нарушаетс  стабильный режим работы плазмотрона и уменьшаетс  сила гока дуги, что резко снижает эффективность образовани  стружкоразделительных канавок определенного размера. Кроме того, резкий им пульс газа большой величины может про жечь канавку больших размеров, чем. необходимо дл  качественного стружколомани . Дл  уменьшени  ударных нагрузо : на резец при его прохождении через стружкоразделительную канавку последнюю следует наносить под углом ct к образующей поверхности резани . В этом случае режущее лезвие преодолевает стружкоразделительную канавку не всей поверхностью одновременно, а постепенно , в зависимости от угла между образующей поверхности резани  и стружкоразделительной канавкой. Дл  безопасного стружколомани  необходимо , чтобы нова  стружка начала образовыватьс  не раньше, чем полность сломаетс  и отпадет предьздуща . В это случае устран етс  возможность свариванц  стружек вследствие их усадки. Эт словие выполн етс  в пределе в том слуае , если диагональ наносимой канавки асположена по образующей поверхности езани . В этом случае угол с6 между анавкой 1 и образующей поверхности реани  определ етс  из выражени  oL. at «rctcr-.г-s;arc51n 1 де 1i ширина стружкоразделительной канавки; - ее длина; L - ширина поверхности резани  (длина образующей поверхности резани ). Эти выражени  равны, если канавка наноситс  по всей ширине поверхности резани  от обрабатываемой до обработанной поверхности. Так как технологическа  ширина поверхности резани  не превышает 15 мм, а ширина канавки, наносимой плазменной дугой не меньше 3 - 4 мм, то угол dL получаетс  равным 15. Следовательно, дл  качестве1шого стружколомани  с малыми ударными нагрузками угол d между образующей поверхности резани  и наносимой стружкоразделительной канавкой не должен превышать 15. Проведенные исследовани  показывают, что эффект уменьшени  ударных нагрузок на резец, обусловленный нанесением канавок под углом d к образующей поверхности резани , начинает сказыватьс  при значени х угла d больших 4. Таким образом дл  работы резца с уменьшенными ударными нагрузками угол d между наносимой струж1соразделительной канавкой . и образующей поверхности резани  должен находитьс  в пределах 5 -15. Оптимальным  вл етс  следующий режим обработки резанием с плазменным подогревом: а) продолжительность импульса тока - 7 мс, импульса плазмообразующего газа - 1О мс; б) сила тока в импульсе равна тремзначени м тока нагрева , импульсный расход плазмообразую- щего газа равен 1,3 расхода газа в нормальном режиме работы плазмотрона; в) частота подачи импульсов 2 Гц; г) ширина снимаемой стружки 12 мм; д) угол oL между образующей поверхности резани  и стружкоразделительной канавкой 12 - 14. Дл  сравнени  проведены испытани  известного и Щ)едлага:емого способов при обработке детали из стали марки ЗХ2В8 на токарном станке. Данные испытаний приведены в таблице. - Пример. Обработку резанием 1фовод т на токарном, карусельном или лобовом станке. В качестве источника питани  плаамот{)она исиользуют стандартный источник питани  дл  плазменной резки (например- Киев - 4, АПР-4О1 и т.п.) с генератором мощных импульсов или специальный источник питани . В сис тему газоснабжени , плазмотрона ввод т дополнительную ветвь с электропневмоклапаном и вентилем, отрегулированным на импульсный расход газа. Используют плазмотрон дл  плазменной резки с перечисленными установками, снабженный магнитопроводом 2 и электромагнитом. Плазмотрон 3 вместе с магнитопроводом 2 имеет возможность поворачиватьс  вок руг своей оси, что необходимо дл  выставлени  определенного угла между струж коразделительной канавкой и образующей поверкности резани . Включение и выключение электропневмоклапана и электромагнита плазмотрона осуществл ют включени ем и выключением импульса тока. Частоту подачи импульсов регулируют источником питани . Деталь устанавливают на станке и включают его. Подвод т плазмотрон с предварител1Е но выставленным на нужный угол магнитопроводом к детали . После включени  плазмотрона, зажигани  электрической дуги 4 и выхода плазмотрона на режим нагрева подвод т резец 5 к детали 6, включают генератор импульсов и-начинают резание. Стружка легко ломаетс  на куски длиной 45 см. 8 5 Использование предлагаемого способа механической обработки с подогревом зоны резани  плазменной дугой обеспечивает по сравнению с известными способаМи следующие преимущества: удаление расплавленного импульсами тока металла из стружкоразделительных канавок, увеличение в 1,2 - 1,4 раза стойкости твердосплавных .резцов. Формулаизобретени  Способ механической обработки с подогревом зоны резани  плазменной дугой, включающий нанесение стружкоразделительных канавок на поверхность резани  воздействием импульсов тока плазмотрона , о т л и ч а ю щ и и с   тем, что, с целью повыщени  эффективности процесса резани  путем удалени  расплавленного металла из канавок и увеличени  стойкости режущего инструмента, на поверхность резани  дополнительно импульсно воздействуют плазмообразующим газом с расходом газа в импульсе, составл ющем 1,1 - 1,5 расхода газа в нормальном режиме работы плазмотрона, причем дугу плазмотрона перемещают переменным магнитным полем,в плрскости, составл ющей с образующей поверхности резани  угол 5 - 15. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 665983, кл. В 23 В 1/00, 1978..