Способ механической обработки с нагревом

(51)5 В 23 В 1/00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССРМ 872035, кл. В 23 В 1/00, 1980,Патент США М 4098153, кл. 82 - 1, опублик. 1979,(54) СПОСОБ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ С НАГРЕВОМ Ю(57) Способ механической обработки с нагревом. Применение; металлообработка, в частности механическая обработка трудно- обрабатываемых 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.Изобретение относится к области металлообработки, в частности к механической обработке труднообрабатываемыхматериалов и может быть использовано впроизводстве деталей авиационной, химической и инструментальной отраслей промышленности, а также при обработкедеталей наплавленных износостойкими покрытиями;Известен способ нагрева деталей плазменной дугой, который обеспечивает посравнению с электроконтактным нагревомболее высокую скорость нагрева, в особенности при обработке деталей с большимиприпусками на обработку. 15Однако известный способ плазменногонагрева обеспечивает низкую скорость нагрева при выполнении получистоахы и чистовых операциях из-за малой площадинагреваемой поверхности. Кроме того, на 20этих операциях происходит высокий процент отхода деталей в брак из-за нарушенияструктуры обрабатываемой поверхности детали и ее перегрева.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату являетсяизвестный способ механической обработки,при котором нагрев срезаемого слоя производят электрическими разрядами, и последующее удаление нагретого слоя режущим 30инструментом,Указанный способ позволяет повыситьпроизводительность обработки при черновых и обдирочных операциях механическойобработки. Однако, известному способу 35свойственны следующие недостатки,Малая производигельность обработкииз-за низкой скорости нагрева срезаемогослоя при чистовых и получистовых операциях, низкий коэффициент полезного действия из-за пропускания тока через основнуюмассу детали; необходимость в устройстведля подвода электрического тока к обрабатываемой детали, что значительно усложняет конструкцию приспособления для 45базирования обрабатываемой детали, анизкая электробезопасность из-за подводаэлектрического тока к обрабатываемой детали.Цель изобретения - повышение производительности обработки детали,Поставленная цель достигается тем, чтов способе, содержащим пропускание электрических разрядов между электродом и деталью и удаление нагретого слоя, 55электрические импульсные разряды одновременно пропускают в двух зонах междуотрицательным электродом (катодом) исмежным с ним участком детали и междуанодом и обрабатываемой поверхностью детали. Время следования однозначных разрядов выбирают равным временем поворота детали на угол, соответствующий длинедуги, 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 производительности 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 электроды2, 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. В ремя между двумя однозначн ыми разрядами Й можно определить по формулеЛк+Ьа гОч ч где А - длина зоны нагрева с заданнойтемпературой после пропускания разрядамежду катодом и деталью;Л 1 а - длина зоны нагрева с указанной5 температурой после пропускания разрядамежду деталью и анодом;Ч - скорость резания;г - радиус обрабатываемой поверхности детали;10 О - угол, соответствующий суммарнойдлине дуги Ь + Л 1, на обрабатываемойповерхности детали.П р и м е р, Производят токарную обработку вала турбореактивного авиадвигате 15 ля, материал которого - жаропрочный сплавХН 67 ТЮ Р.Размеры вала; наружный диаметр 80мм, длина вала 820 мм. Механическую обработку производят при следующих парамет 20 рах.Скорость резания 1,05 м/с, глубина резания 5 10 м, частота вращения детали-419,2 1/с, подача 1 10 м/об, напряжениемежду электродами (амплитудное значение)25 59 В, сила тока разряда(амплитудное значение), протекающего в двух зонах 4310 А, рлительность импульсов разряда 2 1 10 с,время следования импульсов (однозначных)6,3 10 с, скважность однозначных им 30 пульсов 3, время обработки детали (основное) 43 мин,Формула изобретения Способ механической обработки с на гревом, включающий пропускание электрических разрядов между электродом и обрабатываемой деталью и срезание нагретогослоя, отл ич а ю щи йся тем, что, с целью повышения производительности об 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 разрядов50Заказ 3410 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5