Способ механической обработки труднообрабатываемых материалов и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИ ЕСПУБЛИК 19 О)5 В 23 В Я ЕТЕ ый технологич Стояноващенко В.С, Электстружки, Вестник75. ЕСКОЙ ОБРАБОТКИ Е М ЫХ МАТЕ РИАЯ ЕГО ОСУЩЕСТВ- тся к обработке меость изобретения; кости сдвига зоны температур рекриния обрабатыгде Опл - те ваемого ма ратура плавлала 0 Спература рего материалавление в зонечество тепла ер ем цииЕ ристаллиза дробления определя Орек Т обрабатывае В - сопро Общее к формулы 32 др В т 2(Опл Орек)Чплс вление зоны дроб где электр В=81+ВВ 1 - э сопроОм,ектро ротивление омическое г 9 ь=р- , гдеие деформироравное Йопротивлеалла, Ом мения, котое лен зоны Р - удельное с ванНоГО бусеч МЕт на зонй дробл (фиг.2) па формул м /м;я рая нах тс ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(71) Рыбинский авиациский институт(57) Изобретение относиталлов резанием. Сущпроизводят нагрев плостружкообразования до Изобретение 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 сталлизации обрабатываемого материалапосредством и ропускания электрического тока через электроды 2 и 3, которые питаютсяот источника тока 1. При дальнейшем пере-движении стружка нагревается на участкеконтакта с электродами 7 и 8 импульсно дотемператур плавления от источника тока 11,причем силу тока дробления устанаапиеаютпо формуле: = ч(О - О ек)Чпл суп/ВгОпл - температура плавлейия обрабатываемого материала, С; Орек - температура рекристаллизации обрабатываемого материала, С;Чпл - нагреваемый обьем металла в зонедробления, м; с уо - удельная обьемнэя3,теплоемкость, Дж/м град; г - время нагре 3ва, с; й - электросопротивление в зонедробления, Ом.1 до = 2,28 асгде а - толщина стружки, мм; нагреваемыйобъем определяется какЧпл = Ясеч 119 ьгде Зсеч = Ят ф, мм; т - глубина резания, мм;2.Я - подача, мм/об;- коэффициент укорочения стружки, определяется из опытов,йп - контактное сопротивление, определяется из опытов, равноеВп = 0,001 - 0,005 ОмИзобретение поясняется фиг.1 и 2, Устройство содержит силовой трансформатор для нагрева зоны стружкообраэования 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 Йэ, 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 производят55 Ту 118Т 57где Т = 118 мин - стойкость инструментапри температуре рек ристаллизации,магнитным пускателем 19, а регулировку силы тока для нагрева производят автотрансформатором 20, включенным в первичную цепь трансформатора. Под действием тока зона стружкообразования и полость сдвига нагреваются до температуры рекристаллифзации, при которых происходят значитвльное разупрочнение материала, а это, в свою очередь, приводит к уменьшению сил реза ния и контактных нагрузок на переднюю изадние поверхности инструмента, к умень-.шению износа инструмента и повышение его стойкости. Минимальный объем нагретого металла в зоне стружкообразования 15 получается при минимальном расстоянии 1 уэлектрода от режущей кромки, а надежный кон"акт стружки с рабочими поверхностями электродов получается при заточке их по радиусу Вэ, Нагретая до температуры кри сталлизации стружка попадает в зону дробления, где получает дополнительный импульсный нагрев до температуры плавления с дроблением от второго силового трансформатора 11, вторичная обмотка ко торого подключена к электродам 7 и 8, арегулировку 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 ю 1= 1-10 Гц и управляет работой генератора 15, выдающего импуль сы с частотой э 2 до 2 кГц, которые поступают на базу транзистора 14, нагрузкой которого является импульсный трансформатор 13, управляющий семистором 12,П р и м е р, Производили токарную об работку титанового сплава ВТ 6 резцом спластинкой из твердого сплава ВК 8 при следующих режимах резания: скорость резания Ч " 0,5 м/с; подача з = 1 10м/об; глубина резания 1 = 1 10 м.45 При нагреве эоны стружкообразования дотемператур 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 К 8 увеличивается в 2,1 раза по сравнению с резанием беэ нагрева=29 20 агретый объем град -удельнаягде Чпл = 7,75 10 . м - нметалла в зоне дробления;с уо = 2,4 10 Дж/мобъемная теплоемкостьЙл= 1500 С - температура плавления титанового сплава;дрейк = 700 С - температура рекристаллизации;= 1,5 10 с - время нагрева в зоне дробления;В = 7,2 10Ом - электросопротивление в зоне дробления;Ч 2 = 10 В - напряжение во вто цепи дробления силового трансформЧУ=10 В и 11=50 А - напряжение тока в цепи стружкообразования.Экономию по электроэнергии Ьр определяют как ричной атора; и сила Ьр= р -.797 - 297 =500 Вт,40 где р 1 др и рддр - соответственно мощность на нагрев зоны дробления в 1-м и предлагаемом способах.Время имйульса или время нахождения семи- стра воткрытом состоянии подбирают в пределах 0,1-1 с опытным путем следующим образом, Регулируют, изменяя сопротивлениес 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 сеР 1 др - Рта 5 Т = 57 мин - стойкость пластинки безнагрева;При дальнейшем движении стружки в зонудробления осуществляют дальнейший нагрев до температуры Йл = 1500 С, котораяполучается путем регулирования силы токаот силового трансформатора нагрева зоныстружкообразования, а коммутацию тока. производятавтотрансформатором, Силутока дробления рассчитывают по зависимостимистр 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 О, обеспечить надежное стружкообразование,Формула изобретения 1. Способ механической обработки труднообрабатываемых материалов, согласно которому в процессе обработки зону стружкообразования нагревают электрическим током, о т л и ч аю щ и й с я 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 токадля импульсного нагрева устанавливают по зависимости лэвления обрабаты где В- температура ивэемого материала;Врек - температура рекристаллизации обрабатываемого материала;Чпд - нагреваемый объем материала в зоне стружкообразования;с уо - удельная объемная теплоемкость; г - время нагрева;В - 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.16 14901 Составителе А. Алифано ТехредМ,Моргентал едакторректор Н. Гунько. Заказ 1603 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул,Гагарина, 101