Способ фрезерования

Способ фрезерования

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

"ъ р .йтяк т ji

IF. ü áð, ..А 1.

l о-тс.;;-:<", скэ 1

ОП ЙСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик (>785000

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6I ) Дополнительное к авт. свкд-ву(22) Заявлено 17.01.79 (21) 2714221/25-08 (51 } М. Кл.

B 23 С Э/00 с присоединением заявки лй—

Государственный комитет (23) Приоритет (53} УДК621.914 (088.8) па делам изобретений н открытий

Опубликовано 07.12.80. Бюллетень %45

Дата опубликования описания 10.12.80 (72) Авторы изобретения

А. Н. Коротун, Е. П. Молчанов, В. А. Остафьев н В. A. Беднов

Краматорский научно-исследовательский н проектнотехнологический институт машиностроения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ФРЕЗЕРОВАНИЯ

Изобретение относится к области металлообработки, в частности, к способу фрезерования.

Известен способ фрезерования путем механической обработки заготовки, нагреваемой магнитными полями, создаваемы» ми электромагнитами, установленными на фрезер.

Недостаток известного способа заключается в низкой производительности обработки иэ-за недостаточного нагрева

1О эоны резания ввиду того, нагрев ограничен скоростью вращения фреэы, прецельное- значение которой определяется цннамииескимн возможностями станка.

11елью настоящего изобретения является повышение производительности обработки.

Поставленная цель достигается тем, что нагрев осуществляют пульсирующими магнитными полями, причем частоту пульсации магнитных полей принимают равной собственной частоте колебаний материала обрабатываемого изделия, а вектор пульсации направляют в сторону вращения фреэы.

Способ фрезерования осуществляют с использованием фрезы, на которой установлены электромагниты, к которым подводят пульсирующий электрический ток.

Пульсирующий ток порождает пульсирующие магнитные поля в электромагнитах.

Вектор пульсации направлен в сторону вращения фрезы, что достигается порядком пульсации полей отдельных электромагнитов. Изменяя частоту пульсации, довоцят скорость перемещения результирующего вектора,магнитных полей цо скорости перемещения упругой волны в материале обрабатываемого изделия. Ток подводят поочередно только к тем элект» ромагнитам, которые находятся в зоне обработки. Остальнйе электромагниты s это время остывают. Пример осуществления предлагаемого способа.

Диаметр Д корпуса фрезы составля ет 1000 мм. На корпусе установлены

5000 4 ного поля со скоростью упругих волн в материале припуска

4 О Ei

<2510> 7Я 10 125 1O

В о (21О /О,ОО7Ъ 16ООО . — „д- -ъ, „ =128оао ги, () где а - скорость упругой волны в стали

45, м/сек.

10 3. Определим температуру нагрева срезаемого слоя припуска от цействия бегущего магнитного поля.

При перемещении вектора магнитного поля в поверхностном слое припуска инцуцируются вихревые токи, ЭДС Ев которых равна

225 60

Я 1р = 0,75 15 10 . 16000=180 в,( ь З 225 60 = 1350 кгс,(1)

10 10

Сопротивление К обрабатываемой детали равно,Р g (8)

8 где: (2) 3$

1350 22

498 кгс, 60

Магнитную индукцию электромагнита определим из формулы

Р.=-4 10 В ° 8 (3) Ю

1 где F - — подъемная сила электромагнита, кгс;

 — магйитная инцукция, Т; я — сечение полюса электромагнита, м

4$

Магнитная индукция равна:

В4 10 4 (4) =0,75 Т

78

25 электромагнитов и 25 режущих плас< тин. Расстояние между соседними электромагнитами 125 мм.

Обрабатываемый. материал — сталь

45 в виде проката с пределом прочности

Gy- 60 кгсlмм .

ЯСечение полюса каждого электромаш нита р — 15x15-225 мм .

1. Определим индукцию магнитного поля, которая позволит разрушить слой

=-припуска (с вихревыми токами) при усло вии резонансногО совпадения вектора перемещения поля со скоростью упругих волн в материале припуска.

Принимаем, что прбчность металла в этом случае снижается в 10 раз.

Площадь разрушаемого слоя металла между двумя соседними электромагнита. ми равна площаци сечения полюса электромагнита, т. е. 225 мм . Остальные

g слои разрушаются по мере перемещения магнитного поля и цвижения фрезы.

Усиление, необходимое для отрыва слоя площадью 225 мм равно:

Учитывая, что слой будет нвгрет как минимум цо + 600 С, его прочность снио зится до Q -" 22 кгlмм .

Всвязи с этим,,необходимое усилие отрыва составит:

ГЬ"- Р.e v,, (ы

-Ъ где: Я - 15 мм 15.10 м — длина проводника, в котором наводится ЭДС индукции. В нашем случае длина проводника равна ширине фрезерования; С1 = 16000 и/сек — скорость изменения магнитного потока, равная скорости упругой волны в стали 45;

7) = 0,1 ом.м. — удельное электУ рическое сопротивление стали

2 45

4 1„°, мм - площадь поперечного сечения обрабатываемой цетали, в которой наводятся вихревые токи;

g "- 126 мм - ширина провоцникв, равная рассто янию между соседними ма гнит%ми; ф = 0,12 мм - толщина проводника, равная глубине распространения вихревых токов

При расчете подъемная сила электромагнита приравнена (4) необходимому усилию отрыва слоя.

2. Определим необходимую частоту пульсации магнитного поля электрома гнитов, обеспечивающую резонансное совпадение вектора перемещения магнитО 1. -О ООО1 ()

15-10

125 ° 0,12

Сила наведенных вихревых токов равна

) (10)

7850л0 где: U =Eb180

Исходя из формулы 6: 25 откуда (12) Gj = cd (4. - t1 ) Ц+сьА

СИ1 где; с 0,168 «ал кг с (13) — удельная теплоемкость стали Зо

45 =t S P."", кг

35 гЫ2000С ((4) 8 ОО»

Ч (23) Jz = 1800000 а

0,0001

От цействия вихревых токов в поверхностном слое обрабатываемой цетали выделяется количество тепла 9

q - 0,24 a° . а+

125 60 где: Q «125 )у) 3,14 ° 1000 1000

«О,О0238 сек — время нагрева поверхностного слоя, рав-1 ное времени прохождения фрезой расстояния, равного расстоянию между магнитами

2. -Ъ

С) =О, 24 1 800000 О, 0001- О, 00238 1 0

= 1 76 кал.

Температуру нагрева 4 g поверхностного слоя за время 0,00238 сек. определяем по формуле гце: vn, кг — масса нагреваемого вихревыми токами слоя; у 7 8 к" — удельный вес стали цм 45.

18 С - начальная температура о цетали;

176+ О, 168 1,2 5 0 00 2 0, 5 78 18

2 0,168.3,26-0;00 2 О<5 78

4$

Ясно, что практической необходимости в такой температуре не имеется, так как слой металла будет мгновенно испаряться.

4. Рассчитаем характеристики магнитного поля, исходя из практически целесо- . образной температуры нагрева слоя.

П инимает за величину такой темперар туры температуру плавления стали 45, равную 1350" С.

Рассчитаем необходимое количество о тепла цля достижения нагрева 1350 С (по формуле 12):

Я = ст (Q-ф ) - 0,168х1,25х0, И5)

0012х0,15х7,8x(1350-18) 0,392 ккал, 6

Величина вихревых токов при этом должна составлять (из формулы 11):

=83000 а, (16)

ЭДС вихревых токов равна (по формуле 10): бЪ - U "- 3R, 83000х0,0001-8,3 в(17) 8,3

BV-- — - — —.

Р - 15х10 553 г. м/сек, (1 р) Таким образом, возможно уменьшить или магнитную инцукцию электромагнита или скорость перемещения вектора магнитного поля, а значит и частоту пульсации.

Определим величину целесообразной инцукции поля электромагнита, исходя из целесообразного количества витков его катушки.

При диаметре проволоки g =0,1 мм количество витков )7 на ециницу цлины катушки равно — 10, Д 0,1 тогда: В ®Pф ИЗ(19) (см. тамже) где: Д = 1 — магнитная проницае,мость воздуха;

= 4 10 г/м (20) - магнит О ная постоянная,.

",) = 5 а - сила тока в цепи электрома гн ита.

$ 1х4Ях10 х10х5= 6,28х10Т (21) Необходимая для нагрева слоя припуска (до температуры 1350 С) скоо рость перемещения магнитного поля составляет (по формуле 18):

553 553 8800 м/сек., (22) ф 6,28х10 2

Частота пульсации в этом случае главна:

=1О 5. 0 1.

0,8=

7 +85000

5. Мощность тока в катушках электромагнитов равна

Р.

6 лом ниже температуры в толще слоя);

0>2 кгс/мм — прочность ста ли 45 при + 1000 С ВВп 3 14х 1000х1000

1000 1000

=99Оо вт. = 9,9квт, (24) Ори б" ф х

P>= „Kp кгс, D h

И где: ф 800 мм - ширина фрезерования, Cp ® 825, Хр 1,0, Ур = 0,75, Ир < 11,, 11, Мэ 0, 2, ф -" 1, 3

-.коэффициент и показатели степени в формуле окружной силы

PZ при торцовом фрезеровании конструкционной стали

ОР

Кр Кар -" (-в-) - поправочный

75 коэффициент на силу резания, учитывающий качество обрабатываемого материала.

Ф

AP = 0,3 - показатель -степени

+ а 15 мм — глубина резания

g 0,1 мм/зуб - подача на зуб (режущую пластину);

7 = 25- количество режущих пластий, Я а 1000 мм -,диаметр ррезы; 1000 об/мин - частота вра щения фрезы; ф C, a 1000 С (считаем, что темпв ратура нагретого слою на et a гванице с ненагретым метал

45 где: 10 - количество одновРеменнс 1п работающих магнитов, С Я a0,8 — сдвиг фаз между током и напряжением.

6. Мощность, необходимая для вращения фрезы с преоцолением сил магнитноto сцепления бегущего магнитного поля фрезы с наведенным полем в припуске

P F-V 4к10 хВ .5 3 4к1СРк

5 2

&,28 xlO к(22510к10 )х8800

Я. «ф "6 в 32700 вт —.— .32 квт где: 10- количество одновременно работающих электрома гнитов с максимальной напряженностью.

7. Мощность провода, необходимая для 25 осуществления процесса резания (механическим путем) р--„, квт

102 60

= 3140 м/мин

<Р о;ту

825х15 0,1 к800 к25

1 000 к1000 ++ ++

g (0,8) 825х15х0,1х1600х25

10000 к 4 1 к 0,2197 = 244 кгс

244х3140 = 125 квт.

1 02к60

8. Общая мощность энергоустановок цля обеспечения процесса фрезерования:

9,9 + 32 + 125 -" 166,9 квт

9, Производительность фрезерования составляет

Q -"g Zpk.B см /мин

Я -0,1õ25õ1000õ15õ800õ

= 30000 см /мин.

Повышение производительности процесса фрезерования и снижение сил резания при использовании описываемого способа объясняется, главным образом, тем, что, при пульсации магнитных полей, поля рядом расположенных электромагнитов складываются, а результирующий вектор направлен в сторону уменьшающегося поля.

Сложение же скоростей результирующего вектора и скорости вращающейся фрезы обеспечивает цополнительный нагрев зоны обработки, при этом результирующий вектор направляют в сторону вращения фрезы. Кроме того, пульсация магнитноr0 поля порождает упругие колебания в металле. При совпадении же скорости распространения упругой волны, являющейся собственной частотой колебаний материала, со скоростью изменения (пульсации) магнитного поля происходит резонансное усиление упругой волны по амплитуде, что приводит к ослаблению межатомных связей металла в зоне обработ« ки и снижению сил резания в оциндва поряцка формула изобретения

1. Способ фрезерования, включающий нагрев припуска изделия магнижыми по- лами и последующей магиижой обработкой отличающийся тем, 785000

Составитель В. Григорьев

Редактор Л. Квачадзе Техред H. Бабурка Корректор Л. Иван

Заказ 8717/10 Тираж 1160 Подписное

ВНИИНИ Государстве.. ного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4)5

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 что, с целью повышения производительности, нагрев осуществляют пульсирующими магнитными полями.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что частоту пульсации магнитных полей принимают равной соб-. ственной частоте колебаний материала обрабатываемого изделия, причем вектор пульсации направляют в сторону вращения фрезы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N. 66771199443 3 кКл . В 23 С 5/06, 1977.