Способ механической обработки с подогревом зоны резания плазменной дугой

Способ механической обработки с подогревом зоны резания плазменной дугой

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскик

Социалистические

Республик (i ii 872035 (6l) Дополнительное к авт. свид-ву (51)М. Кл.

В 23.В 1/00 (22) Заявлено 10.12.79 2I ) 2848798/25-08 с присоединением заявки РЙ (23) Приоритет

Опубликовано 15 10.81 Бюллетень № 38

Дата опубликования описания 17.10.81

9Ьаударстеенный комитет

ССС0

IIo делам нзобретеннй н етеритнй (53) УДК 621. .941. l (088. 8) (72) Авторы изобретения

С. П. Поляков, М. Г. Розенберг, С. С. Кравченко и A. A. Руденко

Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени м еталлургический институт (7l) Заявитель (54) СПОСОБ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ С ПОДОГРЕВОМ

30H Ы PE 3A НИ Я ПЛА ЗМЕ Н НОЙ ДУГОЙ

Изобретение относится к станкостро ению.

Известен способ механической обработки с подогревом зоны резания плазменной дугой, включающий нанесение стружкораэделительных канавок на поверхность резания воздействием импульсов тока плазмотрона (Ц

Недостатком способа является то, что расплавленной импульсом тока плазмоIO трона металл в зоне стружкораэделительной канавки не во всех случаях удаляется из нее, что ухудшает процесс стружколомания. Для того, чтобы предотвратить кристаллизацию расплавленного металла в

15 зоне стружкораэделительной канавки необходимо резец располагать в непосредственной близости от анодного пятна (25 см), что значительно снижает .технологические возможности применения данно20 го способа и приводит к повышенному износу лезвия твердосплавного вольфрамосодержащего режущего инструмента. Кроме того, при расположении стружкоразделительной 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.

872035 р, р . динл — т — = у- и-

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

На чертеже представлена схема, реализующая предлагаемый способ.

С увеличением расхода плазмообразующего газа растет и динамический напор струи, определяемый из выражения гдеР ИН- динамический напор струи; р — плотность плазменной струи;

Y — скорость плазменной струи;

Я вЂ” массовый расход плазмообразующего газа; ф — сечение струи.

Повышенный динамический напор газа

P „< удаляет расплавленный металл из стружкоразделительной канавки. И мпульс газа подается одновременно с импульсом тока. Импульсный расход газа должен быть равен 1,1 — 1,5 расхода газа в нормальном режиме работы плазмотрона. Если превышение импульсного расхода газа над расходом газа в нормальном режиме менее, чем в 1,1 раза, динами-; ский 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 стружкоразделительных канавок определенного размера. Кроме того, резкий импульс газа большой величины может прожечь канавку больших размеров, чем необходимо для качественного стружколомания. Для уменьшения ударных нагрузок

О

:на резец при era прохождении через стружкоразделительную канавку последнюю следует наносить под углом с к образующей поверхности резания. В этом случае режущее лезвие преодолевает стружкоразделительную канавку не всей поверхностью одновременно, а постепенso но, в зависимости от угла между образующей поверхности резания и стружкоразделительной канавкой.

Для безопасного стружколомания необходимо, чтобы новая стружка начала образовываться не раньше, чем полностьн

55 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 с!. между канавкой 1 и образующей поверхности резания оцпеделяется из выражения

oL =-OrС % — Фа СМИ вЂ” 1

% g где h - ширина стружкоразделительной канавки;

5 — - ее длина; — 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 oL получается равным 15 .

Следовательно, для качественного стружколомания с малыми ударными нагрузками угол с между образующей поверхности резания и наносимой стружкоразделительной канавкой не должен превышать 15 .

Проведенные исследования показывают, что эффект уменьшения ударных нагрузок на резец, обусловленный нанесением канавок под углом d, к образующей поверх« ности резания, начинает сказываться при значениях угла dL больших 4 . Таким об0 разом для работы резца с уменьшенными ударными нагрузками угол cL 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 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; r) ширина снимаемой стружки 12 мм; д) угол

6. между образующей поверхности резания и стружкоразделительной канавкой

12 140

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

872035

Пример. Обработку резанием проводят на токарном, карусельном или лобовом станке. В качестве источника питания плазмотрона ислольэуют стан— дартный источник питания для плазменной резки (например- "Киев - 4, АПР-401 и т.п.) с генератором мощных импульсов или специальный источник питания. В систему газоснабжения, плазмотрона вводят дополнительную ветвь с электропневмоклапаном 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 плаэмотрона 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 алиной 45 см.

Использование предлагаемого способа механической обработки с подогревом эоны 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 твердос плавных резцов.

1О

Формула изобретения

Способ механической обработки с по15 догревом зоны резании плазменной дугой, включающий нанесение стружкоразделительных канавок на поверхность резания воздействием импульсов тока плазмотрона, отличающийся тем, что, 2о с целью повышения эффективности процесса резания путем удаления расплавленного металла из канавок и увеличения стойкости режущего инструмента, на поверхность резания дополнительно импульсно воздействуют плазмообразующим газом с расходом газа в импульсе, составляющем 1,,1 - 1,5 расхода газа в нормаль-. ном режиме работы плазмотрона, причем дугу плазмотрона перемещают переменным магнитным полем,в плоскости, составляющей с образующей поверхности резания угол 5 - 15 .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 665983, кл. B 23 В 1/00, 1978.

87 2035.

Составитель В. Семенов

Текред М.Голинка Корректор Н. Степ

Редактор И. Митровха

Тираж 13.51 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

il.3035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 8887/l5

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4