Способ механической обработки с нагревом

 

Способ механической обработки с нагревом . Применение1 металлообработка, в частности механическая обработка труднообрабатываемых материалов. Сущность изобретения: импульсные электрические разряды одновременно пропускают в двух зонах: между катодом 2 и деталью 7 и между деталью 7 и анодом 3, время следования разрядов выбирают равным времени поворота детали на угол 0 , соответствующий длине дуги, равной суммарной длине зон, нагретых до заданной температуры во время действия электрических разрядов 2 ил. VJ О CJ о ю ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 В 23 В 1 /00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4866477/08 (22) 14.09.90 (46) 23.09.92.. Бюл. N 35 (71) Уфимский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (72) Е,К.Липатов (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 872035, кл. В 23 B 1/00, 1980.

Патент США N4098153,,кл. 82 — 1, опублик. 1979. (54) СПОСОБ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ С НАГРЕВОМ 5

„, . Ж „, 1763092 А1 (57) Способ механической обработки с нагревом. Применение; металлообработка, в частности механическая обработка труднообрабатываемых материалов. Сущность изобретения: импульсные электрические разряды одновременно пропускают в двух зонах; между катодом 2 и деталью 7 и между деталью 7 и анодом 3, время следования разрядов выбирают равным времени поворота детали на угол О, соответствующий длине дуги, равной суммарной длине зон, нагретых до заданной температуры во вре. мя действия электрических разрядов. 2 ил. V ( (л)

О

0 3

1763092

Изобретение относится к области металлообработки, в частности к механической обработке труднообрабатываемыхматериалов и может быть использовано в производстве деталей авиационной, хими- 5 ческой и инструментальной отраслей промышленности, а также при обработке деталей наплавленных износостойкими покрытиями;

Известен способ нагрева деталей плаз- 10 менной дугой, который обеспечивает по сравнению с электроконтактным нагревом более высокую скорость нагрева, в особенности при обработке деталей с большими припусками на обработку. 15

Однако известный способ плазменного нагрева обеспечивает низкую скорость нагрева при выполнении получистоЬхы и чистовых операциях из-за малой площади нагреваемой поверхности. Кроме того, на 20 этих операциях происходит высокий процент отхода деталей в брак из-за нарушения структуры обрабатываемой поверхности детали и ее перегрева.

Наиболее близким по технической сущ- 25 ности и достигаемому результату является известный способ механической обработки, при котором нагрев срезаемого слоя производят электрическими разрядами, и последующее удаление нагретого слоя режущим 30 инструментом, Указанный способ позволяет повысить производительность обработки при черновых и обдирочных операциях механической обработки. Однако, известному способу 35 свойственны следующие недостатки, Малая производигельность обработки из-за низкой скорости нагрева срезаемого слоя при чистовых и получистовых операциях, низкий коэффициент полезного дейст- 40 вия из-за пропускания тока через основную массу детали; необходимость в устройстве для подвода электрического тока к обрабатываемой детали, что значительно усложняет конструкцию приспособления для 45 базирования обрабатываемой детали, а низкая электробезопасность из-за подвода электрического тока к обрабатываемой детали.

Цель изобретения — повышение произ- 50 водительности обработки детали, Поставленная цель достигается тем, что в способе, содержащим пропускание электрических разрядов между электродом и деталью и удаление нагретого слоя, 55 электрические импульсные разряды одновременно пропускают в двух зонах между отрицательным электродом (катодом) и смежным с ним участком детали и между анодом и обрабатываемой поверхностью детали. Время следования однозначных разрядов выбирают равным временем поворота детали на угол, соответствующий длине дуги, которая содержит суммарную длину зон, нагретых до заданной температуры во время действия электрических разрядов.

Для осуществления предлагаемого способа механической обработки катод и анод соединяют с соответствующими полюсами источника импульсного тока, а величину напряжения между элзектродами выбирают из условия генерирования электрических импульсных разрядов между двумя электродами и обрабатываемой поверхностью детали. При этом отрицательные заряды на обрабатываемой поверхности детали в зоне, смежной с катодом под действием электрического поля, создаваемого катодом, удаляются в зону смежную с анодом, что способствует образованию электрических разрядов между катодом и обрабатываемой поверхностью детали и между указанной поверхностью детали и анодом. При этом электрический ток к обрабатываемой детали не подводится, а электрические заряды (электроны) перемещаются по обрабатываемой поверхности детали и концентрируются в зоне, смежной с анодом. Отсутствие тока, протекающего по основной массе детали, ведет к отсутствию ее нагрева, а следовательно, к повышению коэффициента полезного действия электрических разрядов. При этом отпадает необходимость в устройстве для подвода электрического тока к обрабатываемой детали, что значительно повышает электробезопасность выполнения механической обработки.

Одновременно пропускание электрических импульсных разрядов в двух зонах: между катодом и деталью, и обрабатываемой поверхности детали и анодом по сравнению с пропусканием разрядов в одной зоне: между катодом и анодом — деталью обеспечивает повышение производител ьности обработки за счет повышения скорости нагрева в двух зонах с малым интервалом времени между разрядами.

На фиг, 1 изображена схема осуществления способа обработки; на фиг. 2 — вид А на фиг, 1, Устройство для осуществления предлагаемого способа механической обработки содержит корпус 1, катод 2, анод 3, шинопроводы 4, 5, источник импульсного электрического тока 6, деталь 7, режущий инструмента 8, На корпусе 1, изготовленного из токонепроводящих материалов, установлены два электрода, один из которых является катодом 2, а другой — анодом 3.

Посредством шинопроводов 4, 5 электроды

1763092

2, 3 соединены с соответствующими полюсами источника импульсного тока 6, При этом обрабатываемая деталь 7 к источнику тока 6 не подключается. Корпус 1 установлен на специальной каретке 9, установленной на направляющих токарного станка и кинематически связанной с суппортОм этого станка. В процессе обработки корпус 1 с электродами 2, 3 перемещается в осевом направлении совместно с режущим инструментом 8, .

Способ механической обработки осуществляют следующим образом, Обрабатываемую деталь 7 приводят во вращение со скоростью, соответствующей скорости резания при заданной температуре нагрева, а режущему инструменту 8 сообщают движение подачи в направлении оси детали, величина которой выбирается из технологических соображений. Между катодом 2 и обрабатываемой поверхностью детали 7 пропускают импульсный электрический разряд, который генерирует второй разряд между указанной поверхностьюю детали 7 и анодом 3, При этом нагрев обрабатываемой поверхности детали производят на глубину превышающую срезаемый слой не менее чем на 15/. Это необходимо для улучшения условий генерирования разрядов, в особенности в зоне расположения анода 3.

Длительность разрядов выбирают такой, чтобы во время генерирования разрядов обрабатываемая поверхность в зоне разрядов нагревалась до заданной температуры соответствующей (85-90) / температуры плавления обрабатываемого материала. А время между двумя однозначными разрядами, например между катодом и деталью, выбирают равным времени поворота детали на угол О, соответствующий суммарной длине дуги, содержащий длину зон нагрева на обрабатываемой поверхности детали, образующихся во время разрядов между двумя указанными электродами и детал ью. B ремя между двумя однозначн ыми разрядами Ж можно определить по формуле к+ 1а гО

v, v, где А — длина зоны нагрева с заданной температурой после пропускания разряда между катодом и деталью;

Л I> — длина зоны нагрева с указанной

5 температурой после пропускания разряда между деталью и анодом;

Vp — скорость резания;

r — радиус обрабатываемой поверхности детали;

10 Π— угол, соответствующий суммарной длине дуги Ь4+ Л I> на обрабатываемой поверхности детали.

Пример. Производят токарную обработку вала турбореактивного авиадвигате15 ля, материал которого — жаропрочный сплав

ХН67ТЮ Р.

Размеры вала; наружный диаметр 80 мм, длина вала 820 мм. Механическую обработку производят при следующих парамет20 рах.

Скорость резания 1,05 м/с, глубина резания 5 10 м, частота вращения детали

-4

19,2 1/с, подача 1. 10 м/об, напряжение между электродами (амплитудное значение)

25 59 В, сила тока разряда(амплитудное значение), протекающего в двух зонах 4310А, длительность импульсов разряда 2. 1 10 с, время следования импульсов (однозначных)

6,3 10 с, скважность однозначных им30 пульсов 3, время обработки детали (основное) 43 мин, Формула изобретения

Способ механической обработки с на35 гревом, включающий пропускание электрических разрядов между электродом и обрабатываемой деталью и срезание нагретогослоя, отл и ч а ю щи и с я тем, что, с целью повышения производительности об40 работки за счет увеличения скорости нагрева, импульсные электрические разряды одновременно пропускают между катодом и деталью и между деталью и анодом, а время следования разрядов выбирают равным

45 времени поворота детали на угол, соответствующий длине дуги, равной суммарной длине зон, нагретых до заданной температуры во время пропускания электрических разрядов..

1763092

Составитель Е. Липатов

Техред М.Моргентал Корректор С. Юско

Редактор О. Стенина

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 (.г I 0

Заказ 3410 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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