Охлаждаемый резец

союз советскихсоцидлистичеснихРЕСПУБЛИН А ср В 23 Ц 11/1 с- стичесс удАРстВенный номитет ссТНРЫ(56) Авторское свидетельство СССРВ 1195557, 1983.(54)(57) ОХЛАЖДАЕИЫЙ РЕЗЕЦ, содержащий полую державку, закрепленную наней режущую пластину, теплоноситель,размещенный в полости державки с возможностью взаимодействия с пластиной,полый вал с мешалкой и приводнойкрыльчаткой, установленный в поло тидержавки, коаксиально размещенныйв полом валу полый корпус, закрепленные во входном конце корпуса эмиттер электронов, а на выходном коллектор электронов с полупроводниковыми80124054 пьезоэлектрическим блоком, оптичеким резонатором, световодом и акуческим контактом, и электродинамикую замедляющую систему, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюрасширения технологических возможностей, он снабжен охватывающей полый корпус цилиндрической камерой,входной конец которой связан с вве- .денным в резец источником плазмообразующего газа, расположенным попередней стенке державки ускоряющимсоплом, закрепленным на втор:.м конце камеры, с электродом, установленным на коллекторе соосно с сопломи связанным с источником тока, аэлектродинамическая. замедляющаясистема размещена на внутренней поверхности цилиндрической камеры.12405 20 1Изобретение относится к режущему инструменту и может быть использовано для обработки резанием труднообрабатываемых материалов.Целью изобретения является расширение его технологических возможностей за счет обаспечения комбинирован. ного плазмолазерного и ультразвукового разупрочнения обрабатываемого материала при одновременном снижении 1 О экраннрующего действия его паров, ослабляняцих лазерное излучение, и использование высокочастотного нагреваплазмой.На чертеже приведен резец, про дольное сечение.Охлаждаемый резец содержит режущую .пластину 1, установленную на полой державке 2 с легкоиспаряющимся жид, ким теплоносителем 3, размещенным в полости 4, внутри которой с возможностью вращения установлен полый вал 5, выполненный в виде трубы с меЙалкой 6 и крыпьчаткой 7, установлен-, ной в полом валу 5, полый корпус 8, 25 на входном конце которого закреплен эмиттер 9, а на выходном конце - коллектор 10 электронов, электро- динамическую замедляющую систему 11, причем коллектор 10 снабжен полупро- .З 0 водниковым пьезоэлектрическим блоком 12, оптическим резонатором 13, светоприводом 14 и акустическим контактом 15, охватывающий полый корпус 5 цилиндрическую камеру 16, вход 35 ной конец которой соединен с патруб.ком 17 плазмообразующего газа (не показан),а другой - а ускоряющий соплом 18,закрепленными на передней стенке 19 державки. 2, при этом электродинамическая, замедляющая система 11 установлена внутри цилиндрической камеры 16, а коллектор 10 снабжен электродом 20, подключенным к источнику тока (не показан).45:Эмиттер 9 выполнен в виде много- электродной электронной пушки, содержащей катод 21 и систему 22 ускоряющих и:фокусирующих электродов,колекр 10 выполнен в виде цилиндрическогоанода 23 с коническим отверстием 24, а электродинамическая замедляющая система 11 - в виде проводящей цилиндрической спирали. Полупроводниковый пьезоэлектричес кий блок 12 выполнен из сульфоселенида кадмия. Оптический резонатор 13 выполнен в виде охватывающих полупро 46 2водниковый пьезоэлектрический блок 12 ,поперечных зеркал 26 и 27ФУскоряющее напряжение на коллектор 10, ток питания на неплавящийся электрод 20, напряжения на электродинамическую замедляющую систему 11 и электроды эмиттера 9 подаются от внешнего блока питания (не показан) посредством штырей 28, проходящих.через герметичный цоколь 29. Элементы эмнттера 9 для обеспечения.вибростой кости закреплены на траверсах 30 припомощи демпфирующих вставок.Акустический контакт.15 выполнен в виде диэлектрической шайбы с продольными отверстиями 31 для прохода плазмообразующего газа. Для более эффективной передачи ультразвуковых-колебаний к режущей пластине 1 передняя ;часть 32 цилиндрической камеры 16 выполнена конической формы и играет роль акустического концентратора ультразвуковых колебаний.В качестве легкоиспаряющегося жид,кого теплойосителя 3 могут быть использованы различные хладоны, например фреонс рабочим диапазоном температур от -40 до +120 С. В качестве плазмообразующего газа могут быть использованы нейтральные газы, например аргон, гелий, предотвращающие обрабатываемое изделие от окисления в процессе бесконтактного нагрева. Подача плазмообразующего газа осуществляется через шланг 33, надетый на патрубок 17. Для обеспечения взаимодействия электронного пучка с электромагнитным полем электродинамической замедляющей системы 11 корпус 8 выполнен из радиопрозрачного материала, например кварцевого стекла.,Предлагаемый резец в процессе работы металлорежущегостанка функционирует следующим образом.Поток газообразной Фазы.теплоносителя 3, движущийся с большой скоростью к задней части державки 2 за счет градиента давления, обеспечиваемого непрерывной конденсацией теплоносителя 3, приводит крыльчатку 7 и связанную с ней валом 5 мешалку 6 во вращение. Лопасти мешалки 6 разбрызгивают теплоноситель 3 на режущую пластину 1 и переднюю часть 32 цилиндрической камеры 16, а также непосредственно на коллектор 10, полупроводниковый пьезоэлектрический 1 блок 12, электрод 20, В результатеиспарения теплоносителя 3 от режущейпластины 1, передней части 32 цилиндрической камеры 16, коллектора 10, полупроводникового пъезоэлектричес" кого блока 12 и электрода 20 отводится значительное количество теплоты, равное скрытой теплоте парообразования теплоносителя 3, и их температура поддерживается равной температуреиспарения теплоносителя 3 при заданном давлении. Одновременнр вращающая.ся крыльчатка 7 играет роль механического сопла, расширяющего и ускоряющего поток газообразной фазы теплоносителя 3, попадающего в зону конденсации. Конденсат теплоносителя 3 возвращается в зону испарения самотеком под действием гравитационных .сил, Этим осуществляется преобразование отводимой в результате испарения теплоты в механическую работу, используемую для вращения мешалки 6, и отбрасную теплоту более низкого потенциала, отводимую в процессе конденсации.Электрическая энергия внешнего блока питания подаваемая через штыУ,ри 28 герметичного цоколя 29, за счет термоэлектронной эмиссии катода 21 преобразуется в кинетическую . энергию электронного пучка, направленного по продольной оси полого корпуса 8 и формируемого и фокусируемого системой 22 ускоряющих и фокуси- . рующих электродов эмиттера 9 и электростатическимполем электродинамичес;кой замедляющей системы 11. Электронный пучок разгоняется до релятивистских скоростей ускоряющим полем анода 23 и попадает на коллектор 10.Скорость. электронов, пропорциогнальная корню квадратному из напряже ния на аноде 23, устанавливается несколько большей, чем скорость индуцируемой электромагнитной волны электродинамической замедляющей системы 11. В результате взаимодействияс замедленной электромагнитной волной электронный пучок эмиттера 9 группируется в электронные сгустки и в нем генерируется высокочастотная состав- ляющая, Одновременно внутри цилиндрической камеры 16 создается электромагнитное поле, обеспечивающее высокочастотный нагрев подаваемого через патрубок 17 плазмообразующего газа и сопутствующую начальную ионнзацию.Высокочастотные колебания элект-. ронного пучка, .частота которых прямо5 10 15 20 пропорциональна корню квадратному из напряжения на аноде 23 и обратно пропорциональна радиусу спирали электро- динамической замедляющей системы 11, прикладываются к полупроводниковому пьезоэлектрическому блоку 12 и в результате обратного пьезоэффекта генерируют в нем ультразвуковые колеба-,: ния, которые через акустический контакт 15, переднюю часть 32 цилиндрической камеры 16 и переднюю стенку 19 державки 2 передаются режущей пластинке 1 и интенсифицируют процесс резанияОдновременно электронный пучок через коническое отверстие 24 и поперечное зеркало 27, являющеесядля него прозрачным, попадает на полупроводниковый пьезоэлектрический блок 12,. в результате чего происходит ионизация атомов решетки полупроводникового пьезоэлектрическогоблока 12, образование и возбуждение вторичных(неравновесных) электронов, обеспечивающее достаточный для возникновениялазерного излучения уровень инверсии(накачку).Поперечными зеркалами 26 и 27обеспечивается положительная обратная связь, и непрерывное лагерноеизлучение через светопривод 14 подводится к обрабатываемому иэделию,осуществляя его бесконтактный нагреви разупрочнение.В цилиндрической камере 16, какотмечено вьппе, плазмообразующий газ,подаваемый через патрубок 17, нагре,вается высокочастотным полем электро"динамической замедляющей системы 11..Механизм нагрева определяется обратным тормозным эффектом или столкновительным поглощением. Электроныплазмообразующего газа совершают ко- .лебательное движение в электромагнитном коле, при этом они сталкиваются 45 с менее подвижными ионами плазмообразующего газа и энергия колебанийпреобразуется в энергию хаотическоготеплового движения - происходит джоу"лев нагрев из-за столкновения заря женных частиц, и температура плазмообразующего газа повьппается. До болеевысокой температуры плазмообразующийгаз нагревается за счет энергии электрической дуги, горящей между электро дом 20 и внутренними стенками цилинд"рической камеры 16 в ее передней части 32, и плазмообразующий газ в видесжатой струи высокотемпературной плаз1240546 Составитель В.РотницкаяРедактор Н.Слободяник ТехредВ.Кадар Корректор М.Пожо Заказ 3434/9 . . Тираж 826 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по деламизобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4 иы из ускоряющего сопла 18 попадаетна обрабатываемое изделие, осуществляя его бесконтактный нагрев и разупрочнение. Одновременно сжатая струявысокотемпературнойплазмы сдуваетпары обрабатываемого материала, образующиесяв результате лазерного воздействия, и устраняет их экранирующеедействие, Плазмолазернбе и ультразвуковоеразупрочнякщее воздействие на обра"батываемый материал в сочетании с ин. тенсивным охлаждением режущего элемента позволяет существенно расширитьтехнологические возможности охлаждаемого резца прн обработ -ке труднообрабатываемых материалов.