Резец

СОЮЗ СО 8 ЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9) (ц) 23 В 27 НИ ТЕЛ ЬСТВ С80 металлообистемой охвляется по 2 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ ОПИСАНИЕ И К АВТОРСКОМУ СВИДЕ(56) Авторское свидетельство С944874, кл. В 23 Я 11/10, 9 54) РЕЗЕЦ57) Изобретение относится аботке, а именно к резцам с аждения. Целью изобретения вышение стоикости резца за счет утилизации тепла в лазерное излучение. В результате испарения теплоносителя 3 в полости 4 вращается крыльчатка, которая через шестерни 21 и 22 вращает ротор 1 О в статоре 8, установленном в державкс 1. Ротор 1 О псрегоняет газовую смесь из полости 9 в теплообменник. Электрод 24 через электроразрядник 23 замыкается при вращении стато. ра 8 и .возбуждает импульс, который через оптический световод резонатора 17 попадает в зону резания. 8 ил.40 45 50 55 Изобретение относится к металлообработке, а именно к резцам с системой охлаж. дения.Цель изобретения - повышение стойкости резца за счет утилизации тепла в лазерное излучение.На фиг. 1 изображен охлаждаемый резец, продольный разрез; на фиг. 2 - то же, передняя часть; на фиг. 3 - то же, поперечный разрез; на фиг. 4 - индикаторная диаграмма - зависимость давления газа в камере переменного объема от ее объема; на фиг. 5 - 8 - схема работы камеры переменного объема, соответствующая характерным точкам индикаторной диаграммы.Резец содержит державку 1, закрепленную на ней режущую пластину 2, теплоноситель 3, размещенный в полости 4 державки 1 с возможностью взаимодействия с пластиной 2 посредством капиллярно-пористого слоя 5, нанесенного на внутренние поверхности пластины 2 и полости 4, и вал 6 с приводной крыльчаткой 7. Кроме того, резец содержит установленный на державке 1 в полости 4 статор 8 с,камерой 9 переменного объема У, образованной наружной поверхностью ротора 10 и внутренней поверхностью статора 8, впускной 11 и выпускной 12 каналы, при этом ротор 10 кинематически связан с валом 6 приводной крыльчатки 7 посредством эксцентрикового вала 13 и зубчатой муфты 14. Выпускной канал 12 соединен с впускным каналом 11 через теплообменник -регенератор 15, заполненный газовой смесью 16. Камера 9 переменного объема снабжена оптическим резонатором 17, образованным зеркалами 18 и 19, а световод 20 оптического резонатора 17 для вывода лазерного излучения ориентирован на зону резания.Профиль статора 8 выполнен в виде двухэпитрохоидной поверхности, охватывающей ротор 10, выполненный в виде трехгранного поршня. Для синхронизации пространст венного положения ротора-поршня с вращением эксцентрикового вала 13 служат сцепленные между собой шестерни 21 и 22 с внутренними и наружными зубьями, закрепленные соответственно на роторе 10 и статоре 8, передаточное отношение которых равно 3/2.Электроразрядник, например электро- гидравлический разрядник 23, содержит неподвижный электрод 24, подключенный к исгочнику высокого напряжения (не показан), и подвижные электроды 25 - 27, выполненные в виде острых выступов на роторе 1 О.Всего в статоре 8 образуется камера переменного объема из трех частей, Для предотвращения паразитного газообмена между ними в вершинах ротора 10 предусмот. рены радиальные и кольцевые уплотнения, (не показаны). 5 10 15 20 25 30 35 В качестве теплоносителя 3 может быть использован хладон типа К 1120 (трихлорэтилен).Газовая смесь может состоять из газов СО, М и Не, парциальное давление которых находится в отношении СО: Х: Не = = 2:2:3, Энергия ионизации для указанных компонентов равна СО - 13, 79 эВ, Х 15,58 эВ, Не - 24, 58 эВ. Общее давление газовой смеси 16 до 1 атм,Зеркала 18 и 19 могут быть плоские, параллельные друг другу и образующие оптический резонатор 17 типа Фабри-Перо. Оптический резонатор 17 может быть также конфокальным - составленным из двух вогнутых зеркал 18 и 19, удаленных друг от друга на расстояние, равное сумме их фокусных расстояний.Резец работает следующим образом.При нагреве резца в результате испарения теплоносителя 3, пропитывающего капиллярно-пористый слой 5 в передней части полости 4 державки 1, от режущей пластины 2 отводится в процессе резания значительное количество теплоты, равное скрытой теплоте парообразования теплоносителя 3, и температура режущей пластины 2 поддерживается равной температуре испарения теплоносителя 3 при заданном давлении.Поток газообразной фазы теплоносителя 3, движущийся с большой скоростью к задней части полости 4 державки 1 за счет градиента давления, обеспечиваемого непрерывной конденсацией теплоносителя 3, вращает приводную крыльчатку 7 и кинематически связанный с ней посредством вала 6, зубчатой муфты 14 и эксцентрикового вала 13 ротора 10,При вращении эксцентрикового вала 13 за счет обкатки шестерни 21 по шестерне 22 ротор 10 совершает сложное планетарное движение, в результате которого часть камеры 9 переменного объема изменяет свой объем У от Умен до Ун и свое пространственное положение, периодически сообщаясь с впускным 11 и выпускным 12 каналами. При этом осуществляются последовательно пять процессов, составляющих замкнутый термодинамический цикл и соответствующих определенным пространственным зонам положения ротора 10.В процессе А - В впуска пространственное положение часть а камеры 10 переменного объема изменяется от нижнего положения до крайнего левого положения, объем Ч изменяется от амин до Ъ, . Процесс протекает при постоянном давлении Р и является изобарным. Результатом процесса является заполнение камеры 9 переменного объема свежей газовой смесью 16 из теплообменника-регенератора 15 через впускной канал 11 (точка В).формула изобретения 40 45 50 В процессе В-С сжатия пространственное положение части а камеры 9 переменного объема изменяется от крайнего левого положения до верхнего положения, объем 7 изменяется от Уд, до Ънин . Процесс протекает при постоянной энтропии и является адиабатным. Результатом процесса является сжатие газовой смеси 16, ее давление Р повышается (точка С).В процессе С-фР разряда пространственное положение части а камеры 9 переменного объема ввиду малой длительности процесса практически не изменяется. Объем Ч не изменяется. Процесс протекает при постоянном объеме и является изохорным. Электроды 24 и 25 электрогидравлического разрядника 23 максимально сближаются и между ними осуществляется электрический разряд. Результатом процесса является дальнейшее повышение давления газовой смеси 6 до максимального значения (точка Р) и генерация мощного лазерного излучения.Генерация мощного лазерного излучения осуществляется следующим образом. Электрический разряд между электродами 24 и 25 электрогидравлического разрядника 23 ионизирует молекулы СО, 1 х 1, Не газовой смеси 16. Неупругие соударения с электронами приводят к возбуждению молекул СОт и Х (Не играет вспомогательную роль) в нижнее колебательное состояние. При этом существенно возрастает населенность состояния 001, которое обладает большим поперечным сечением по отношению к соударениям с М и с электронами. Между уровнями 001 и 1 О 1 возникает инверсия, быстро достигается пороговый коэффициент усиления, и в оптическом резонаторе 17 происходит генерация мощного лазерного излучения, которое через зеркала 18 и 19 и световод 20 подводится к обрабатываемому изделию и осуществляет его бесконтактный нагрев и лазерное разупрочнение, существенно облегчающие процесс резания труднообрабатываемых жаропрочных материалов.Повышение давления Р газовой смеси6 происходит за счет релаксации колебательной энергии молекул газовой смеси 16 в тепловую энергию, в результате чего в части а камеры 9 переменного объема происходит импульсное выделение теплоты, газовая смесь 16 нагревается, и ее давление Р повышается до максимального значения (точка Р).Вместе с этим в процессе электрогидравлического разряда между электродами 24 и 25 электрогидравлического разрядника 23 5 10 15 20 25 30 35 генерируются акустические колебания широкого спектра частот, которые передаются режущей пластине 2 и в значительной мере интенсифицируют процесс резания.В процессе Р.+Е расширения пространственное положение части а камеры 9 переменного объема изменяется от верхнего положения до крайнего правого положения, объем Ч изменяется от аи до 7, Процесс протекает при постоянной энтропии и является адиабатным. Результатом процесса является расширение газовой смеси 16, и ее давление Р понижается (точка Е). В этом процессе производится механическая работа и возникает вращающий момент, поддерживающий вращение ротора,В процессе Е-Л выпуска пространствен. ное положение части а камеры 9 переменного объема изменяется от крайнего правого положения до нижнего положения, объем Ъ изменяется от иткс до уткин Процесс протекает при постоянном давлении Р и является изобарным. Результатом процесса является опорожнение части а камеры 9 переменного объема от газовой смеси 16 в теплообменник-регенератор 15 через выпускной канал 12.Восстановленная в теплообменнике-регенераторе 15 путем охлаждения газовая смесь 16 вновь поступает через впускной канал 11 в камеру 9 переменного объема Ъ, осуществляемый термодинамический цикл замыкается.Так как в статоре 8 имеется три части камеры 9 переменного объема, то за один оборот эксцентрикового вала 13 осуществляется три полных термодинамических цикла. Этим достигается высокая, достигающая несколько кГц, частота следования импульсов мощного лазерного излучения. Резец, содержащий державку с полостью, заполненной теплоносителем, и размесцснный в ней вал с приводной крыльчаткой, отличающийся тем, что, с целью повышения стойкости, он снабжен закрепленным в державке статором с камерой переменного объема, заполненной газовой смесью, вход и выход которого соединены между собой через введенный в резец теплообменник, размещенным в камере статора и связанным с валом ротором, установленным в статоре параллельно оси резца оптическим резонатором со световодом и электроразрядником, один из электродов которого размещен в статоре в зоне резонатора, а остальные - на поверхности ротора.305005 г гз В а г Ут 1 г Фиг. Фиг. рректор А Знмокосо донское ретсний и откр 11 и д о од, 11. 11 росктна 51,сдактор О, Бугираказ 1341 31111111111 сгрсты ин1,ф,;,1 ров (н 1 с" сино.иолиг 1 Г4 Ьр.5 Фиг Составитель В Ротнипка 1Тек рсд И. Верес КоТираж 787 1 ог 1 к 1 нист; СССР нг дс,ю 1 из 1скввК Ло, 1 111 гискн 5 1 о.,зфинсскос ирс,иритис, г. Ужгор 2".ЕАг