Способ механической обработки труднообрабатываемых материалов

 

Изобретение относится к области обработки металлов резанием и может быть использовано при обработке с повышенной точностью труднообрабатываемых сплавов. Целью изобретения является повышение производительности процесса и точности формообразования поверхностей. Для этого при резании с нагревом обрабатываемой поверхности нагрев осуществляют расплавом металла, циркулирующим в сопряженной с обрабатываемой поверхностью камере 5, и электрическим током, протекающим по охватывающему зону контактирования расплава с заготовкой 4 индуктору 16. Регулирование площади зоны контактирования осуществляют удалением части расплава из полости 18 в количестве, пропорциональном радиусу срезаемого слоя, а регулирование температуры обрабатываемой поверхности осуществляют изменением температуры расплава и силы тока. 2 ил. с S (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 В 23 В 1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4113724/31-08 (22) 02.09.86 (46) 15.02.88, Бюл. Ф 6 (71) Тюменский индустриальный институт им.Ленинского комсомола (72) E.К.Липатов (53) 621.941.1 (088.8) (56) Строшков А.Н. Обработка резанием труднообрабатываемых материалов с нагревом. М.: Машиностроение, 1977, с.41. (54) СПОСОБ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

ТРУДНООБРАБАТЫВАЕМЫХ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к области обработки металлов резанием и может быть использовано при обработке с повышенной точностью труднообрабатываемых сплавов. Целью изобретения явAf

„„SU„, 1373473 А1 ляется повышение производительности процесса и точности формообразования поверхностей, Для этого при резании с нагревом обрабатываемой поверхнос. ти нагрев осуществляют расплавом металла, циркулирующим в сопряженной с обрабатываемой поверхностью камере

5, и электрическим током, протекающим по охватывающему зону контактирования расплава с заготовкой 4 индуктору 16. Регулирование площади зоны контактирования осуществляют удалением части расплава иэ полости

18 в количестве, пропорциональном радиусу срезаемого слоя, а регулирование температуры обрабатываемой поверхности осуществляют изменением температуры расплава и силы тока.

2 ил.

f d d IJ gp

1373473 (2) Изобретение относится к обработке металлов резанием и может быть использовано при обработке с повышенной точностью труднообрабатываемых сплавов.

Цель изобретения — повышение производительности и точности формообразования поверхностей.

На фиг.1 схематически представлено устройство, реализующее предлагаемый способ; на фиг,2 — сечение А-А на фиг.1, Способ механической обработки осуществляют следующим образом.

В процессе обработки заготовку нагревают расплавом металла, циркулирующим в сопряженной с обрабатываемой поверхностью камере, и электрическим током, протекающим по охватывающему зону контактирования расплава с обрабатываемой поверхностью индуктору. При этом регулирование площади зоны контактирования осуществляют удалением части расплава иэ камеры в количестве, пропорциональном радиусу среэаемого слоя, а регулирование температуры обрабатываемой поверхности осуществляют изменением температуры расплава и силы тока, протекающего через зону контактирования расплава с обрабатываемой поверхностью.

Предлагаемый способ реализуют при помощи размещаемого на токарном станке устройства, состоящего иэ устанавливаемого на шпинделе 1 изолированного от него жаропрочной изоляцией

2 приспособления 3 для закрепления заготовки 4 и из камеры 5, установленной на держателе 6, закрепленном в пиноли 7 станка. К держателю 6 прикреплен токоподвод 8, изолированный от пиноли 7 жаростойкой изоляцией 9. На приспособлении 3 установлен токосъемник 10 ° Нижняя часть камеры

5 соединена при помощи трубопровода

11 с нагнетающим электромагнитным насосом 12, а верхняя часть камеры— с трубопроводом 13 с откачивающим электромагнитным насосом 14, Насосы

12 и 14 соединены с ванной 15 для приготовления расплава металла, а по краям камеры 5 смежно с обрабатываемой поверхностью заготовки 4 расположен индуктор 16, соединенный с источником 17 импульсного тока. Полость

18 камеры 5 заполнена расплавом металла, подаваемого иэ ванны 15 электромагнитным насосом 12 через трубопровод 11, а приспособление 3 и токоподвод 8 соединены с низковольтным силовым источником 19 постоянного и переменного тока.

Устройство работает следующим образом.

Заготовку 4 закрепляют в приспособлении 3, а камеру 5 устанавливают с зазором а" по отношению к обрабатываемой поверхности. Затем заготовку 4 приводят во вращение с угловой скоростью (1 и включают источник 17 тока. Расплав металла иэ ванны 15 электромагнитным насосом подают в полость 18 камеры 5 и включают источник 19 низковольтного напряжения.

При нагреве обрабатываемой поверхности производится циркуляция расплава в полости 18, которая осуществляется путем откачивания расплава из полости 18 насосом 14 и нагнетанием

его в полость 18 насосом 12 из ванны

25 15. В последней производится подогрев расплава при помощи тепловых труб нли электрических подогревателей, После нагрева обрабатываемой поверхности до требуемой минимальной

3Р температуры циркуляцию расплава в камере 5 прекращают, выключая насосы, а резец 20 вводят в работу. Резец снимает нагретый слой металла, объем

V которого равен

35 р t S 1I d, п (1) где t — глубина резания;

S — подача;

4р р скорость резания

n — количество оборотов заготовки в минуту;

d — диаметр среэаемого слоя на с обрабатываемой поверхности.

Для устранения нагрева обработанных участков детали расплав из полости 18 откачивают насосом 14, что ве". дет к удалению расплава, расположенного в зонах полости 18, смежных с обработанными участками заготовки 4.

Объем расплава Чр, откачиваемого в единицу времени, изменяют в зависимости, пропорциональной радиусу срезаемого слоя r э5

V =г Ср 1„nS е где ц) — центральный угол полости 18;

1„ — толщина слоя расплава, 1373473 находящегося в камере 5 в зазоре "а между стенкой камеры и обрабатываемой поверхностью заготовки.

Объем расплава V>, контактирующий со срезаемым слоем, определяется уравнением где r, и г — радиусы срезаемого слоя металла.

При нагреве и обработке заготовки электрический ток протекает через зону контактирования расплава с обрабатываемой поверхностью, поэтому ее нагрев осуществляется как расплавом, так и протекающим током.

Для устранения вытекания расплава иэ зазора "а" через индуктор 16 пропускают импульсный ток I который наводит электрические токи в зонах расплава I, смежных с витком индуктора 16, образующие магнитные поля, при взаимодействии которых возникают силы отталкивания, действующие на индуктор 16 и слои расплава, вследствие чего осуществляется герметизация расплава в пространстве зазора

"а". При этом обработку можно осуществлять как с циркуляцией расплава в зазоре "а", так и без нее. В процессе обработки производят регулирование температуры обрабатываемой поверхности, которое осуществляется при помощи изменения температуры расплава и силы тока, протекающего через зону контактирования расплава с обрабатываемой заготовкой, Пример. Производят токарную обработку торцовой поверхности диска турбины иэ жаропрочного сплава

ХН77ТЮР, имеющего следующие размеры: наружный диаметр 378 мм; внутренний диаметр 50 мм; ширина 55 мм, Обработку производят при следующих параметрах: угловая скорость вращения заготовки 15 с ; подача инструмента

0,9 мм/об; глубина резания 5,5 мм; материал расплава натрий; температура расплава 970 К; напряжение между камерой и обрабатываемой заготовкой

12 Ч; сила тока, протекающего через зону контактирования расплава с обрабатываемой поверхностью 4500 А; напряжение импульсного тока в индукторе

24 Ч; сила импульсного тока в индукторе 320 А; скважность импульсного тока 4.

По сравнению с известными способами механической обработки технические преимущества предлагаемого способа обработки заключаются в отсутствии фазовых и структурных превращений в поверхностном слое; простоте аппаратуры для нагрева и регулирования температуры нагрева обрабатываемой поверхности; более низкой энергоемкости процесса обработки, а также в улучшении условий труда (снижение шума, излучения и значительного выделения газов).

Формула изобретения

Способ механической обработки труднообрабатываемых материалов, включающий нагрев обрабатываемой поверхности и ее формирование резанием, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности процесса и точности формообразования, нагрев осуществляют распла" вом металла, циркулирующим в сопряженной с обрабатываемой поверхностью камере, и электрическим током, протекающим по охватывающему зону контактирования расплава с обрабатываемой поверхностью индуктору, при этом, регулирование площади зоны контактирования осуществляют удалением части расплава из камеры в количестве, пропорциональном радиусу срезаемого слоя, а регулирование температуры обрабатываемой поверхности осуществляют изменением температуры расплав ва и силы тока.

1373473

А-А

Que2

Составитель В. Золотов

Техред И.Верее Корректор Л,Патай

Редактор С.Лисина

Заказ 525/7 Тираж 879 Подписное

BHHHIIh Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4