Способ механической обработки труднообрабатываемых материалов и устройство для его осуществления
Изобретение относится к обработке металлов резанием. Сущность изобретения: производят нагрев плоскости сдвига зоны стружкообразования до температур рекристаллизации обрабатываемого материала посредством пропускания электрического тока через электроды 2 и 3, которые питаются от источника тока 1. При дальнейшем передвижении стружка нагревается на участке контакта с электродами 7 и 8 импульсно до температур плавления от источника тока 11, причем силу тока дробления устанавливают по формуле: I V@nn #рек)Упл -суо/Ят - где РПЛ -температура плавления обрабатываемого материала, °С; $рек - температура рекристаллизации обрабатываемого материала, °С; УПЛ - нагреваемый объем металла в зоне дробления, м3; с у0 удельная обьемная теплоемкость, Дж/м град; твремя нагрева , с; R - электросопротивление в зоне дробления , Ом.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РГ СПУБЛИК сч)л В 23 В 1/00
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
- гдр R Т = (0пл 0pex)V»eye
А, гдР
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4717612/08 (22) 1 l.07.89 (46) 15.05.93. Бюл. N 18 (71) Рыбинский авиационный технологический институт (72) А.Я.Алифанов и Э,П.Стоянова (56) Филоненко С.Н., Глущенко В.С, Электроискровое дробление стружки, Вестник машиностроения N. 1, 1975. (54) СПОСОБ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
ТРУДНООБРАБАТЫВАЕМЫХ МАТЕРИАЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к обработке металлов резанием. Сущность изобретения; производят нагрев плоскости сдвига зоны стружкообразования до температур рекриИзобретение относится к механической обработке труднообрабатываемых материалов с искусственным нагревом эоны резания и может быть использовано в различных отраслях промышленности.
Цель изобретения — повышение стойкости инструмента с электроконтактным нагревом, экономия электроэнергии, эффективность дробления уже нагретой стружки.
Способ осуществляют следующим образом. Зону стружкообразования нагревают до. температуры рекристаллизации обрабатываемого материала электрическим током, а затем производят дополнительный импульсный нагрев до температуры плавления, причем силу тока дробления устанавливают по формуле. Ж 1814965 А1
2 а сталлизации обрабатываемого материала посредством и ропускания электрического тока через электроды 2 и 3, которые питаются от источника тока 1. При дальнейшем передвижении стружка нагревается на участке контакта с электродами 7 и 8 импульсно до температур плавления от источника тока 11, причем силу тока дробления устанаапиеают по формуле:! = V(0„„0„) /„ц,./я, Где
О, л — температура плавлейия обрабатываемого материала, С; Орек температура рекристаллизации обрабатываемого материала, С;
Ч, — нагреваемый объем металла в зоне дробления, м; с y< — удельная объемная
3, теплоемкость, Дж/м град; г — время нагре3 ва, с; R — электросопротивление в зонедробления, Ом. где 0» — температура плавления обрабатываемого материала, С;
0рек — температура рекристаллизации обрабатываемого материала, С:
R — сопротивление в зоне дробления, Ом.
Общее количество тепла определяют из формулы где электросопротивление зоны дробления
R = R>+- R, Ом, R> — электросопротивление омическое
Ifgf зоны дробления, равное R> = p -,.—, где
4 зсеч р — удельное сопротивление деформированного $ееч металла, Ом.мм /м; fgh — дли2 на зоны дробления, которая находится (фиг.2) па формуле
1814965
1 = 2,28 ас где а — толщина стружки. мм; нагреваемый объем определяется как /пл = Scca Irgn, где S«< = St ф, мм; t — глубина резания, мм; г.
S — подача, мм/об; g — коэффициент укорочения стружки, определяется из опытов, Rn - контактное сопротивление, определяется из опытов, равное
Rï = 0,001 — 0,005 Ом
Изобретение поясняется фиг.1 и 2, Устройство содержит силовой трансформатор для нагрева зоны стружкообраэовэния 1, электроды 2 и 3, изолированные друг от друга при помощи прокладки 4 и от резца 5 прокладкой 6. Вторая пара электродов 7 и 8, изолированные прокладкой 9 и 10, подсоединены к вторичной обмотке силового трансформатора нагрева зоны дробления
11, в первичную обмотку которого подсоединен семистр 12, который, в свою очередь, последовательно соединен с импульсным трансформатором 13, который питается источником на 5 В, транзистором 14 и генераторами 15 и 16, которые питаются источником постоянного тока с напряжением 5 В. Первичные обмотки силовых трансформаторов 11 и
1 соответственно взаимосвязаны с магнитным пускателем 17 и автотрансформатором
18, магнитным пускателем 19 и автотрансформатором 20. При точении детали 21 прирезцовая .сторона стружки зоны стружкообразования 22 находится в контакте с рабочими поверхностями электродов 2 и 3, э прирезцовая сторона стружки зоны дробления 23 контактирует с рабочими поверхностями электродов 7 и 8. Электроды 2,3,7 и 8 с проложенными между ними изолирующими прокладками склеивают между еобой, рабочие поверхности затачивают по радиусу Ra, и крепят к державке резца 5 винтом 24.
Обработку детали производят следующим образом.
Деталь 21 обрабатывают резцом 5. Прирезцовая сторона стружки зоны стружкообразования 22 находится в контакте с рабочими поверхностями электродов 2 и 3, через которые от источника питания 1, например, силового понижающего трансформатора подается ток, который нагревает зону стружкообраэования 22 до температуры рекристаллизации металла, Включение силового трансформатора 1 производят
Тэ 118
Т 57 где Т = 118 мин — стойкость инструмента при температуре рек ристаллизации, магнитным пускателем 19, а регулировкусилы тока для нагрева производят автотрансформатором 20, включенным в первичную цепь трансформатора. Под действием тока зона стружкообразования и полость сдвига нагреваются до температуры рекристалли зации, при которых происходят значитвльное разупрочнение материала, а это, в свою очередь, приводит к уменьшению сил реза"0 ния и контактных нагрузок на переднюю и задние поверхности инструмента, к умень- . шению износа инструмента и повышение его стойкости. Минимальный объем нагретого металла в зоне стружкообразования
15 получается при минимальном расстоянии l электрода от режущей кромки, а надежный кон"акт стружки с рабочими поверхностями электродов получается при заточке их по радиусу R>, Нагретая до температуры кри20 сталлизации стружка попадает в зону дробления, где получает дополнительный импульсный нагрев до температуры плавления с дроблением от второго силового трансформатора 11, вторичная обмотка которого подключена к электродам 7 и 8, а регулировку силы тока во вторичной обмотке производят автотрансформатор 18, включенный в первичную цепь. Различная длина полученной дробленой стружки получается
30. вследствие различного времени работы второго силового трансформатора под нагрузкой, для этого генератор 16 вырабатывает импульсы с частотой v1= 1-10 Гц и управляет работой генератора 15, выдающего импуль35 сы с частотой иг до 2 кГц, которые поступают на базу транзистора 14, нагрузкой которого является импульсный трансформатор 13, управляющий семистором 12.
Пример, Производили токарную об40 работку титанового сплава ВТ6 резцом с пластинкой из твердого сплава ВК8 при следующих режимах резания: скорость резания V - 0,5 м/с; подача s = 1.10 м/об; глубина резания t = 1 10 м.
45 При нагреве эоны стружкообразования до температур рекристаллизации титанового сплава, которая равна 700 С, соответственно этой температуре, регулировали силу тока автотрансформатором силового
50 трансформатора нагрева зоны дробления.
При этом стойкость режущей пластинки В К8 увеличивается в 2,1 раза по сравнению с резанием беэ нагрева
1814965
Т = 57 мин — стойкость пластинки без нагрева;
При дальнейшем движении стружки в зону дробления осуществляют дальнейший на- 5 грев до температуры б „= 1500 С, которая получается путем регулирования силы тока от силового трансформатора нагрева зоны стружкообразования, а коммутацию тока . производят автотрэнсформатором, Силуто- 10 ка дробления рассчитывают по зависимости
1гдр =
1,5 10 7,2 10
=29,7А, 20 где Vnn = 7,75 10 . м — нагретый объем
-ю з металла в зоне дробления; с ye = 2,4 10 Джlм град - удельная объемная теплоемкость
8n = 1500 С вЂ” температура плавления титанового сплава;
apex = 700 С вЂ” температура рекристаллизации;
t= 1,5 10 с — время нагрева в зоне дробления;
R = 7,2 10 Ом — электросопротивление в зоне дробления;
Vz = 10  — напряжение во вторичной цепи дробления силового трансформатора;
Vz=10 В и 11=50À — напряжение исила З5 тока в цепи стружкообразования.
Экономию по электроэнергии Лр onðåäåëÿют как
Ьр = р1др — рддр -.797 — 297 = 500 Вт, где р1др и рддр — соответственно мощность на нагрев зоны дробления в 1-м и предлагаемом способах.
Время имйульса или время нахождения семистра в открытом состоянии подбирают в пределах 0,1-1 с опытным путем следующим образом. Регулируют, изменяя сопротивление с генератора 16, импульсы в пределах (1 — 10) Гц, который управляет работой второго генератора 15, пачки импульсов с которого поступают на базу транзистора 14 и далее импульсный трансформатор 13 и се55 мистр 12 превышают первичную цепь силового трансформатора 11.
Применение предлагаемого способа и устройства для его осуществления позволяет в 2,1 рэзэ повысить стойкость инструмента, снизить расход электроэнергии на 62%, обеспечить надежное стружкообразование, Формула изобретения
1. Способ механической обработки труднообрабатываемых материалов, согласно которому в процессе обработки зону стружкообразования нагревают электрическим током, отличающийся тем, что, с целью повышения стойкости инструмента путем обеспечения эффективности стружкообразования, осуществляют нагрев плоскости сдвига до температур рекристаллйзэции обрабатываемого материала и дополнительный импуЛьсный нагрев, причем силу тока! для импульсного нагрева устанавливают по зависимости где О„- температура плавления обрабатываемого материала; peK — температура рекристаллизации обрабатываемого материала;
V> — нагреваемый объем материала в зоне стружкообразования; с ye — удельная объемная теплоемкасть;
z — время нагрева;
R — электросоп ротивление в зоне стружкообразования.
2. Устройство для механической обработки труднообрабэтываемых материалов, содержащее установленную на инструменте пару электродов, соединенных с силовым трансформатором, связанным с источником электроэнергии, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения стойкости, в устройство дополнительно введена вторая пара электродов, связанных с соединенными последовательно вторым силовым трансформатором, семистором, импульсным трансформатором, транзистором, первым и вторым генераторами, а первый и второй силовые трансформаторы связаны с соответствующими источниками электроэнергии через соответствующие соединенные последовательно автотрансформаторы и магнитные пускатели.
1о 14901
Составителм А. Алифанов
Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор H. Гунько.
Редактор
Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул,Гагарина, 101
Заказ 1603 Тираж . ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
