Способ обработки материалов резанием с подачей смазочно- охлаждающей жидкости (сож) в зону резания

Способ обработки материалов резанием с подачей смазочно- охлаждающей жидкости (сож) в зону резания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советск ик

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ .СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свкд-ву— (22) Заявлено 06.07.81 (21) 3313304/25 08 с присоединением заявки №вЂ” (23) П риорнтет— (51)М. Кл.

В 23 В 1/00 (/В 23 g 11/10

Гвсударстаелкый камитет

Опубликовано 07.01.83. Бюллетень № 1 дв делам кзебретенкк в втермтик (53) УДК 621.924. . 1-22 9 (088.8) Дата опубликования описания 07.0i- 3

М. И. Клушин, О. В. Кретинин, А. А.ГМбсквичев и А. P. Кварталов / ",. " -,3

/

t -.е : я.i

Горьковский ордена Трудового Красного Знамени = политехнический институт им. А.А.Жданова (72) Авторы изобретения (7!) Заявитель (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ РЕЗАНИЕМ

С ПОДАЧЕЙ СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮШЕЙ ЖИДКОСТИ (СОЖ)

В ЗОНУ РЕЗАНИЯ

Изобретение относится к способам обработки труднообрабатываемых материалов с использованием смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ ).

Известен способ обработки материалов — -5 резанием с подачей смазочно-охлаждающей: жидкости в зону резанйя, при котором в струе СОЖ создают импульсы давления с определенной частотой (11

Недостатком известного способа явля- 1в ется низкое качество обрабатываемой поверхности.

Белью изобретения является повьппение качества обрабатываемой поверхности с одновременным улучшением стружко- Ig дробления.

Поставленная цель достигается тем, что импульсы давления в струе СОЖ выбирают порядка 5 — 15 МПа с частотой

15- 70 Гц и энергией в импульсе 1 — 20

100 Дж на расстоянии 10 «20 мм от зоны резания.

На фиг. 1 дана принципиальная схема для создания импульсных электрических разрядов в СОЖ; на фиг. 2 - гистограмма иэм нения составляющих силы резания от характера воздействия внешней среды.

Предложенный способ реализуется следующим образом.

B подводимой в зону резания струе

СОЖ расположены электроды. При подаче на электроды импульса высокого напряжения, определяемого параметрами генератора, происходит пробой межэяектродного промежутка, который завершается образованием высокопроводяшего канала, электрического разряда (КЭР). В образовавшийся КЭР эа очень короткий промежуток времени, исчисляемый микросе-. кундами, вводится энергия, накопленная батареей конденсаторов. Вешество в КЭР разогревается до высокой температуры и образуется плазма. Сильный разогрев плазMbI вызывает резкое повышение давления в канале, под действием которого канал расширяется, в результате чего образуется ударная волна. Энергия ударной волны расходуется на преодоление сопротивления

3 .98660 проникновению СОЖ в микрокапиллярную сеть в зоне контакта режущего инструмента, стружки и заготовки.

Способ обработки материалов резанием был проверен в следующем аксперименте.

На токарно-винторезном станке модели

16К20 осуществлялось несвободное реза ние стали XH35BTIO резцом из твердого сплава марки ВК60М с геометрическими параметрами: < 8; tX. 8 ; 0; 10 о, о. 9. (f 45; g1 20; h 0 со скоростью резания Ч = 25 мlмин, с подачей 5

0,15 мм/об и толщиной среза Ф = 1,5мм, Продольное точение осуществлялось с подводом в зону резании 5%-ной водной СОЖ 15

НГЛ-205. В подводящей струе СОЖ вблизи зоны резания создавали импульсные электрические разряды с анергией в импульсе 15 - 20 Дж и частотой 8 - 10 Гц.

В качестве генератора импульсных алект- зю рических разрядов была установка, состоящая из регулируемого трансформатора (PTp) трансформатора налряжениа НОМ-10-66 (Тр), выпрямителя KU 201 Е(В), зарядного резистора ПЭВ-75-10К (К ), 25 конденсатора К-75-226-30 кв-0,25 мкф (С) и коммутирунмцего воздушного разрядника (BP ). Монтаж всех элементов сис темы производится малоиндуктивным кабелем РК50-7-21 по электрической схемезп приведенной на фцг. 1.

Влияние повышеннот;.о импульсного внешнего давпениа СОЖ на степень ее проникновения в контактную зону оцень валось по изменению составлякнцих силы резания, а также по внешнему виду стру жки. Изменение силы резания фиксировалось универсальным динамометром модели УДМ 600 конструкции ВНИИ, комп лект и схема соединения которого соот- : ветствовали инструкции по акснлуатации.

Эксперименты проводились в следующем порядке. В начале производилось те чение "всухую чистым резцом сухой заготовки. Затем в зону резания подавалась

5%-ная водная СОЖ НГЛ 205, и далее до конпа опыта подача жидкости не нрерывалась. Через несколько десятков секунд резания с СОЖ в струе жидкости вблизи зоны резании (около 15 мм) генерировались импульсные алектрические разряды. Время резания с электрическими

: разрядами в СОЖ составляло около 1мин., После етого подача импульсных алектро разрядов прекращалась. В таком порядке, не прекращая резания, несколько раз производилось включение и выключение источника импульсных электрических разря0 4 дов. При генерировании импульсных алектрических разрядов наблюдалось повторяемое снижение значений составляющих силы резания (, Р - в среднем на 23-29%, Ру — на 34-40%. При отключении генератора импульсных алектроразрядов величины составляющих силы резания повышались до прежнего уровня. Снижение составляющих силы резании (фиг. 2) прн генерировании импульсных алектроразрядов наглядно показывает улучшение проникновения СОЖ в контактную зону. После резания проводился анализ внешнего вида прирезцовой поверхности стружки, который показал, что иа всей поверхности с-определенным шагом, соответствующим частоте следования разрядов, наблюдаются надломы. Между двумя соседними надломами имеют место два участка с разной шероховатостью: участок с гладкой блестящей поверхностью и участок с большей шероховатостью. Каждый иэ участков ограничен с одной стороны трещиной надлома, а с другой - переходной зоной одной шероховатости в другую. По создавшимся трещинам стружка легко ломается, что способствует образованию стружки надлома и тем самым улучшению стружкоотвода в процессе резания. Такой характер црирезцовой поверхности стружки вполне соответствует представлению об улучшенном проникновении

СОЖ в момент пика ударной волны в зоне контакта инструмента со стружкой и де- талью, а совокупность таких импульсных закачиваний СОЖ обеспечивает общий аффект предложенного способа.

Во время технологических испытаний предложеннпго метода замечено, что повышение импульсного давления СОЖ сопровождается неизменным снижением составляющих силы резании. Причем наибольшая эффективность влияния импульсного давления СОЖ на снижение силы резания наблюдается в диапазоне изменения давления 5 - 15 МПа в зависимости от конкретной пары инструментального и обрабатываемого материалов. Импульсное давление СОЖ ниже 5 МПа не оказывает заметного влияния на силовые факторы процесса резания, а выше 15 МПа . составлякнцие силы резания уменьшаются незначительно. Очевидно, что при реализации данного метода в производственных условиях можно ограничиться диапазоном импульсного давления СОЖ 5 - 15 МПа.

Известно, что величина среднего коэффициента трении для трущихся пар определяется склонностью к адгезионному взаи/

ОО - 6 ких трудностей его невозможно реалиэо» вать. На расстоянии больше 20 мм удар» ная волна ослабевает настолько, что импульсное давление становится недостаточным для заметного повышения проникновения среды в микрокапиллярную -се:ь в зоне контакта инструмента стружки и загогвки.

Энергия в импульсе является интеграл:.- ной величиной и определяется параметрами генератора. Ее, можно изменять в широком диалаэоне (1- 100 Дж) для получения необходимой величины импульсного давления.

Таким образом, предложенный способ позволяет повысить производительность обработки, стойкость режущего инструмента и качество обработанной поверкности с одновременным улучшением стружкообраэования.

5 . -,9866, модействию обрабатываемого и инструментального материалов. При резании с жидкостью, создаюшей граничный смазочный слой, который снижает адгеэионное взаимодействие, средний:коэффициент трения уменьшаетси, контакт стружки с передней поверхностью резца становится дискретggM „

Как уже отмечалось, на контактной поверхности стружки обнаружены чередуьацие ся участки с различной шероховатостью,, шаг которых соответствует частоте следования импульсов. Очевидно, что блестящие участки свидетельствуют о наличии смазочной среды между контактируквцими

35 поверхностями, а участки со значительной шероховатостью - следы адгезионного взаимодействия. При частоте импульсов меньше 15 Гц будет превалировать адгежонное взаимодействие (на приреэцовой О поверхности стружки - участки со значительной шероховатостью) и инструмент будет интенсивно изнашиваться. При частоте следования импульсов выше 70 Гц между контактируюшими поверхностями 2З будет постоянно находиться смазочная среда. Блестящие участки контактной поверхности стружки будут накладываться друг, на друга, так что дальнейшее увеличение частоты генерирования импульсного давле 30 ния нецелесообразно. Таким образом для повышения . стойкости режущего «истру мента и улучшения стружкодробления не обходимо создавать импульсное давление с частотой 15- 70 Гц.

При экспериментальной проверке лред ложенного способа было определено жтя» мальное расстояние от эоны резания, рав ное 10- 20 мм, где создается необходиM oe - импульсное JQLwl93DE9 Расположение 4е электродов ближе 10 мм в зоне резания, предпочтительно, но вследствие техничесФормула изобретения

Способ обработки материалов реэапием с подачей смазочно-охлалщакиаей жид кости (СОЖ) в зону резания, при котором в струе СОЖ создают импульсы давления с определенной часто той, о т л и ч а ю шийся тем. что, с целью повышения качества обрабатываемой поверхности .с одновременным улучшением стружкодроб-: ления, импульсы давления в струе CO?K выбирают порядка 5 18 МПа с частотой

l5- 70 Гц и энергией в импульсе 1

100 цж на расстоянии 10 - 20 мм от зоны резания.

Источники информации, принятые во внимание при эксцертиэе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке М 2959372/08; кл. В 23 В 1/00, 1980.

xgg8

Р Ру

gg — Рождение &г мидлости — 7ачеиие е лрииеиением жидкости

gQ — Течение с импульсная электриразрлдаки

/ жиРкпсжи

У иг. Г

Составитель В. Брискииа

Редактор Н. Аристова Техред M.Tenep Корректор Е. Рошко

Заказ 10395/15 Тираж 1104 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушскаи наб., и. 4I5

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