Способ механической обработки деталей в процессе автоматической наплавки

Способ механической обработки деталей в процессе автоматической наплавки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. СПОСОБ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ В ПРОЦЕССЕ АВТОМАТИЧЕСКОЙ НАПЛАВКИ, в соответствии с которым режущему инструменту, находящемуся на расстоянии от наплавочного электрода, определяемом временем остывания наплавки до оптимальной для резания температуры, сообщают движение , согласованное с перемещением относительно детали наплавочного электрода , отличающийся тем, что, с целью обеспечения высокой обрабатьшаемости наплавляемой на деталь полосы при строчно-поперечной схеме наплавки, в процессе обработки наплавочному электроду и инструменту сообщают относительное дугообразное движение с максимальной вьшуклостью посредине наплавляемой полосы, при этом каждая точка траектории движения, инструмента отстоит в продольном направлении от траектории движения электрода на расстоянии, определяемом выражением .. +т ocr oil U T7V ; где Ь продольное расстояние между траекториями движения электрода и инструмента для i-и точки с заданной поперечной координатой; t. шаг наплавки-, время одчого цикла обработки- , время остывания до оптималь-01 ной для резания температуры точек наплавки, имеющих соотi ветственно одинаковую с зазаданной поперечную коорди (Л нату и симметричную последней относительно продольной оси; время остановки электрода в ост конце хода, необходимое для перемещения заготовки на шаг наплавки. со 00 О5 2. Способ по п. 1,отличающ и и с я тем, что, с целью повышеО ) ния качества наплавки и производительности процесса, циклично работаю4 щему инструменту сообщают скорость, превьшающую скорость наплавки припуска , и перемещают его на длину хода, превьшающую ширину наплавляемой полосы .

СООЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЫСПУБЛИК

69) SUol) З(59 В 2 В 1/00

ОПИОАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

С

Н

1 t

4 где. Q

1 (+f(/ I о1 011 4 ост

2 2

t н

I g °

01 011 ост

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3444229/25-08 ("2) 28.05.82 (46) 23. 06. 84. Бюл. М 23 (7 2) В.А. Мухин (71) Производственное объединение

"Щцановтяжмаш" (53) 621.941.1(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 217860, кл. В 23 В 1/00, 1968. (54) (57) 1. СПОСОБ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ В ПРОЦЕССЕ АВТОМАТИЧЕСКОЙ НАПЛАВКИ, в соответствии с которым режущему инструменту, находящемуся на расстоянии от наплавочного электрода, определяемом временем остывания наплавки до оптимальной для резания температуры, сообщают движение, согласованное с перемещением относительно детали наплавочного электрода, отличающийся тем, что, с целью обеспечения высокой обрабатываемости наплавляемой на деталь полосы при строчно-поперечной схеме наплавки, в процессе обработки . наплавочному электроду и инструменту сообщают относительное дугообразное движение с максимальной выпуклостью посредине наплавляемой полосы, при этом каждая точка траектории движения инструмента отстоит в продольном направлении от траектории движения электрода на расстоянии, определяемом выражением продольное расстояние между траекториями движения электрода и инструмента для i --й" точки с заданной поперечной координатой шаг наплавки время одного цикла обработ1 ки время остывания до оптимальной для резания температуры точек наплавки, имеющих соответственно одинаковую с saзаданной поперечную координату и симметричную последней относительно продольной . оси время остановки электрода в конце хода, необходимое для перемещения заготовки на шаг наплавки.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повьппения качества наплавки н производи.тельности процесса, циклично работающему инструменту сообщают скорость, превышающую скорость наплавки припуска, и перемещают его на длину хода, превышающую ширину наплавляемой полосы.

1098664

Изобретение относится к механической обработке и может быть использовано при обработке деталей в процессе их автоматической наплавки труднообрабатываемым материалом. 5

Известен способ механической обработки деталей, наплавляемых твердым сплавом, при котором режущему инструменту, находящемуся,на расстоянии от наплавочного электрода, определяемом временем остывания наплавляемой полосы до оптимальной для резания температуры, сообщают движение, согласованное с перемещением относительно детали наплавочного электрода (1 . 15

Однако известный способ не обеспечивает постоянство высокой обрабатываемости наплавляемой на деталь полосы, образованной последовательными колебаниями электрода (строчно-попе- 20 речная схема наплавки), ввиду того, что края и середина этой полосы охлаждаются с различной интенсивностью.

В этом случае режущий инструмент, следуя за электродом на неизменном расстоянии, вступает в контакт с наплавкой, охлажденной до различных температур и имеющий, вследствие этого, различную обрабатываемость.

Кроме того, жесткая привязка режу-30 щего инструмента к наплавочному электроду не позволяет изменением скорости перемещения инструмента добиться увеличения стойкости отдельного инструмента, при этом наличие постоянного контакта с наплавкой не позволяет производить смену изношенного режущего инструмента без остановки процесса наплавки. Поэтому производительность способа механической обработки, 40 осуществляемой в процессе автоматической наплавки, определяемая длительностью процесса наплавки, падает, а качество изделия в месте сплавления охлажденного за время остановки и 45 вновь наплавленного металла уменьшается. .Цель изобретения — обеспечение высокой обрабатываемости наплавляемой на деталь полосы при строчно-попереч- 50 ной схеме наплавки, а также повышение ,качества наплавки и производительнос-., тй процесса.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу механической обработки деталей в процессе автоматической наплавки, заключающемуся в том, что режущему инструменту, находящемуся на определенном от наплавоч,ного электрода расстоянии, сообщают движение, согласованное с перемещением относительно детали наплавочного электрода, в процессе обработки наплавочному электроду и инструменту сообщают относительное дугообразное движение с максимальной выпуклостью посредине наплавляемой полосы, при этом каждая точка траектории движения инструмента отстоит в продольном направлении от траектории движения электрода на расстоянии, определяемом выражением

7,+L

K о1 Ои ц ОсТ

< 2 2 где 1.; — продольное расстояние между траекториями движений электрода и инструмента для: -й точки с заданной поперечной координатой — шаг наплавки, — время одного цикла обработки, о .,ь „.; — время остывания до оптимальной для резания температуры точек наплавки, имеющих соответственно одинаковую с заданной поперечную координату и симметричную последней относительно продольной оси; — время остановки электрода в конце хода, необходимое для перемещения заготовки на шаг наплавки.

Кроме того, с целью повышения качества наплавки и производительности процесса, циклично работающему инструменту сообщают скорость, превышающую скорость иаплавки припуска, и перемещают его на длину хода, превышающую ширину наплавляемой полосы.

На фиг. 1 приведена технологическая схема обработки (1 вариант); на фиг. 2 — то же, (Ц вариант); на фиг. 3 — циклограмма работы установки; на фиг. 4 — график остывания точек наплавки; на фиг. 5 — график относительного охлаждения точек наплавки.

Строчно-поперечная схема наплавки (фиг. 1) полосы 1 на заготовку 2 с

;помощью наплавочного электрода 3 характеризуется последовательными колебаниями наплавочного электрода со скоростью 4 на длину 1. — ширину

I э наплавляемой полосы (без учета расте7 — время одного цикла обработки

0, и "эБА "ocr

PU

"ocr фю

"oo cp Лд

Б 4 " 4 к А

1098664 кания металла) с остановками в конце роду для ходов на время ос, необходимое ними. С для перемещения заготовки на шаг во внима наплавки ответств

При этом режущий инструмент — ре- ной стро

5 зец или фрезу 4 — перемещают- со ско- наплавки ростью V по криволинейной траектории, сительно характеризующейся точками наплавки, (фиг. 5) имеющими оптимальную для резания температуру.

Инструмент начинает движение после завершения подачи заготовки на шаг наплавки Фн (фиг. 3). Выполнив один рабочий ход (для фрезерования и двойной ход для строгания), при кото-,5 ром снимается полоса металла шириной, равной шагу наплавки, инструмент останавливают.

Предлагаемый способ может быть такэ64, э же осуществлен по технологической схеме второго варианта обработки (фиг. 2). Суть относительного движения электрода и инструмента заключается в том, чтобы изменением продолжительности остывания различных точек наплавки добиться охлаждения металла до оптимальной для резания температуры в момент его удаления. Для установления этой зависимости исследуют температурное поле наплавки в,точках

1А, Б, В, Г, Д, Е, Ж, И К, Л, М, в результате получают зависимости температуры на поверхности наплавки от вРемени охлаждения О, д = К (o) (фиг. 4) для упомянутых точек. Ось характеризует расстояния вдоль поло"

- 35 у э сы, масштаб ее определяется таким образом: время одного хода электроП да и одной остановки его соответствует длине вдоль оси Х, равной шагу

40 н наплавки 1н . Установлено, что по мере удаления точек от середины нап.лавляемой полосы (точка К) интенсивность охлаждения возрастает, кривые охлаждения точек Ж, М, И (фиг. 4 не

15 показаны) через некоторое время располагаются между кривыми А и В. Дпя каждого обрабатываемого материала ранее определяют оптимальные режимы обработки, в том числе температуру заготовки (9 „ !. Зная эту темпера50 туру, по конкретному графикубэ,ц 4,Ь=

= () определяют оптимальное (аб0 солютное — от момента наплавки) время охлаждения. Однако в связи с тем, что точки, лежащие вдоль отдельной

55 .строчки, наплавляются последовательно, начало охлаждения для них будет отличаться на время, необходимое элект1 покрытия расстояния между учетом этого, а также принимая ние, что начало обработки соует окончанию наплавки очередчки и подачи электрода на шаг (фиг. 3), строят график отного охлаждения точек наплавки где время продольного хода наплавочного электрода, с. время остановки электрода в конце хода на перемещение заготовки на шаг наплавки, с; время прохождения электродом расстояния между точками Б и Д, также Б и Л,с; время на охлаждение соответствующей точки (например, Д и Л) до оптимальной для резания температуры с опт среднее относительное вредения до 8 опт

Двух точек Л и Д наплавленной строчки, расположенныхсимметрично относительно оси полосы с условным началом охлаждения, соответствующим началу механической обработки скорость .перемещения наплавочного электрода, мм/с средняя скорость удлинения

l наплавляемой полосы, мм/с; шаг наплавки, мм;

Чп = —, где

Ф u. расстояние вдоль полосы по линиям, проходящим через точки Б, А, Л, Д, К, между траекториями перемещения: наплавочного электрода и режущего инструмента. (Из сопоставления фиг. 1 и 5 д = 4„,; L< =

=4И -к = хш л = -пч

1 Б хч разница в относительном времени остывания до eonr точек Л и Д, лежащих на одной строчке и симметричных относительно продольной оси полосы.

5 109866

В верхней части фиг. 5 графически определено среднее относительное время охлаждения до 0 п двух произвольно выбранных точек Л и Д наплавленной строчки, расположенных симметрично относительно оси полосы—

Г 4д которое может быть преобраооср 4 зовано в расстояние-от оси последней наплавленной строчки (соответствует по времени началу механической обра- 10 ботки) до точки на поверхности наплавленной полосы с Во„ по формуле

"и ооЛ*

Это преобразование выполнено в ниж-45 ней части фиг. 5. Здесь же графически определены расстояния вдоль полосы между точками на траектории движения наплавочного электрода и режущего инструмента. Эта зависимость мате- 20 матически может быть представлена в

Реализация способа обработки по схеме на фиг. 2 предпочтительнее, так как конструкция силового узла для механической обработки оказывает более простой и надежной, менее металлоемкой и габаритной.

Кроме того, по сравнению с известным при осуществлении предлагаемого способа циклично работающему режущему инструменту (фиг. 3) сообщают скорость, превышающую скорость наплавки припуска, перемещают его на длину хода, превыщающую ширину наплавляемой полосы, при этом в конце хода во время остановки, служащей для выравнивания производительности наплавки припуска и его удаления в течение одного цикла обработки, не прерывая процесса наплавки, производят замену изношенного режущего инструмента °

Способ механической обработки деталей в процессе автоматической наплавки широкой полосы реализован на специальной установке, состоящей из поперечно-строгального станка и сварочной головки АБС, модернизированной под наплавку лентой и снабженной механизмом, который при прямолинейном перемещении корпуса головки сообщает дополнительные поперечные перемещения наплавочной головке, благодаря чему последняя суммарно осуществляет криволинейные возвратные движения относительно прямолинейных возвратнопоступательных перемещений резца.

Пример . На описанной установке (схема движений согласно фиг. 2) проводят строгание в процессе автоматической наплавки сормайта в соответствии с циклограммой фиг. 3.

До осуществления процесса проводят предварительные стойкостные исследования, в результате которых устанавливают оптимальные для данных условий обработки материал и геометрию режущего инструмента, режимы резания и температурный режим. Для конкретной заготовки и отработанных ранее режимах наплавки проводят температурили в общем случае

25 виде С + —" . -")

Л,А П 2 2

Таким образом, для определения

° расстояния вдоль полосы между траекториями движения электрода и инструмента достаточно знать параметры npoqecca наплавки (t< "ц "ост ) располагать данными о закономерностях охлаждения двух точек наплавленной

35 строки, симметричных относительно оси полосы, одна из которых имеет одинаковую поперечную координату с заданной.

Анализируя построения, приведенные на фиг. 5, и зависимость (1) можно сделать вывод, что кривая относительной траектории движения электрода и инструмента симметрична относительно оси полосы и имеет максимальную выпуклость посредине:

45 (+Г +/ъ

ОЛ "ОА OS "0,4 1

Ок 2

Закономерности, определенные для

50 схемы обработки по фиг. 1, являются относительными, они сохраняются и для схемы обработки по фиг. 2, так как относительное среднее время остывания точек наплавки до оптимальной

55 для резания температуры остается неизменным.

Для графического определения координат криволинейного перемещения наплавочного электрода согласно схемы на фиг. 2 необходимо. совместить точки на усредненных кривых охлаждения на прямой 8>о = 0„„ (температура плавления) получим точки, соответствующие продольным расстояниям между траекториями наплавочного электрода и инструмента. 7

1098664 ные исследования для пар точек, симметричных относиетльно оси полосы.

Зависимости температуры в точках наплавки (фиг. 1) от абсолютного (начиная с момента наплавки) времени охлаждения показаны на фиг. 4, На фиг.5 изображены эти же зависимости с учетом корректировки времени начала остывания на момент начала механической обработки — зависимости температуры 10 заготовки в выбранных точках от относительного времени остывания(0

= f (С ) . На этой же фигуре показано, 00 каким образом усредняются температуры точек, симметричных относительно 15 продольной оси наплавленной полосы, и преобразование относительного времени остывания в относительное продольное расстояние между точками траекторий наплавочного электрода и резца. 20

При нанесении упомянутых точек траекторий на поверхность полосы и их соединений оказывается {фиг. 1 ), что траектория относительного перемещения электрода и режущего инструмента 25 представляет собой дугообразную кри.вую с максимальной выпуклостью посре дине, равной 14 мм, которую удовлетворительно можно заменить дугой.

Графически построенные траектории за относительно движения электрода и инструмента совпадают с построенными на основании математической зависимости, Совмещенный процесс наплавки и механической обработки осуществляют следующим образом.

Заготовка из стали Ст. 3 с габаритными размерами 50х300х600 мм; термоизоляция асбестовым полотном d =

= 8 мм, скорость наплавки 10 мм/с; шаг наплавки 9 мм. Время выдержки электрода в крайнем положении 2 с.

Длина хода электрода 250 мм. Напряжение 30-32 В. Сила тока 650-750 А. Материал режущего инструмента — ВК 8.

Геометрия зачищаемой кромки резца лопаточного типа с В = 10 мм — 0

3 ; з = О ; 4 = 20 . Ширина резания — 9 мм. Глубина резания — до

1,5 мм. Скорость перемещения резца при 2,95 дв. х/мин — 28,3 мм/с. Длина хода инструмента — 350 мм. Оптимальная для резания температура заготовки — 750 С. Стойкость инструмента — 140 ходов. Величина цикла мех. обработки — 27 с. Расстояние в продольном направлении между траекториями наплавочного электрода и режущего инструмента (фиг. 1 и 5) равно l.

= 44 мм.

Предлагаемый способ механической обработки деталей в процессе автоматической наплавки позволяет повысить обрабатываемость наплавляемой на деталь широкой полосы металла за счет обеспечения стабилизации оптимальной для резания температуры заготовки, а такж% за счет выбора оптимальной скорости перемещения инструмента (при наличии горбообразной зависимости скорость — стойкость); повысить качество наплавки путем исключения мест спая охлажденного и вновь наплавленного металла, возникающих при остановках процесса наплавки — концентраторов внутренних напряжениИ, а также повысить производительность совмещенного процесса обработки определяемого временем наплавки, за. счет исключения остановок процесса наплавки.

1098664 иг.

1098664

1098664

Щ14440334 Заказ 4306/7 ТиРаж 103; Воааасаоа ввввав mm "Патевт", г. Увговод,ул.llaoaaaaaai 4