Способ фрезерования

,Фо,. -, я 1.о-тс.;, .; -сщ,ОП ЙСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(и 1785000 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ) Дополнительное к авт, свкд-ву(22)Заявлен Кл В 23 С Э/00 заявки М -присоелине Государственный комитет -СССР па делам изобретений н открытий,80. юллетень %45 ия 10.12.80 икова Дата опубликования опкс(71) Заявител но 54) СПОСОБ ФРЕЗЕРОВАНИЯ ас ти, ксп У работки, вванин.стен спосеской обрама гннтным талл ооб фрезеро Изв меха ни ваемойзерования путем заготовки, нагреями, создаваемыстановленными фрпол соба заклюности обнагрева ев огранн, предельется дннанка.ння являет- ости обрася и ботк ется тем,ьсирующимастоту пулают равноматериалектор пульцель достиг ствляют пул ями причем оставл что нагрев осущ магнитными пол сации магнитных собственной час обрабатываемого риним полей оте к вздел ебани ,ав Изобретение относится к области ме ми электромагнитами, уна фрезер,Недостаток известного спочается в низкой производительработки иэ-за недостаточногоэоны резания ввиду того, нагрчен скоростью вращения фреэьное значение которой определимииескимн возможностями стаЦелью настоящего изобретеовышенне прокзводительнн.79 (21) 2714221/25-0 сации направляют в сторону вращенияфрезы.Способ фрезерования осуществляют сиспользованием фрезы, на которой установлены электромагниты, к которым подводят пульсирующий электрический ток.Пульсирующий ток порождает пульсирующие магнитные поля в электромагнитах.Вектор пульсации направлен в сторонувращения фрезы, что достигается поряд Оком пульсации полей отдельных электромагнитов. Изменяя частоту пульсации,доводят скорость перемещения результирующего вектора,магнитных полей доскорости перемещения упругой волны в 1материале обрабатываемого изделия. Токподводят поочередно только к тем электромагнитам, которые находятся в зонеобработки, Остальнйе электромагниты вэто время остывают.Пример осуществления предлагаемогоспособа.Диаметр И" корпуса фрезы составляет 1000 мм, На корпусе установлены5000 4ного поля со скоростью упругих волн вматериале припуска1 О 5/Е //5125105 125 10 5 125 10 55 О. -- - ъ 0125000 ги, Ц)где а - скорость упругой волны в стали45, м/сек.10 3. Определим температуру нагревасрезаемого слоя припуска от цействиябегущего магнитного поля.При перемещении вектора магнитногополя в поверхностном слое припуска инцуцируются вихревые токи, ЭДС Ев которыхравна ЕЪВ , . ЧФгце: Я - 15 мм: 15 10 м - длина 20 проводника, в котором наводится ЭДСиндукции. В нашем случае длина проводника равна ширине фрезерования;О = 16000 и/сек - скорость изменения магнитного потока, равная скорости упругой волны в стали 45;7) 5 ф 22560Я Ъ = 0,751510 . 16000=180 в,(в 3 22560: 1350 кгс,(1)10 10Сопротивление К обрабатываемой детали равно,Р я / (8) е где: 1350 22 35 498 кгс,60 Магнитную индукцию электромагнита определим из формулыРО 410 В Ь . (3) 4 где Г - подъемная сила электромагнита,кгс;В - магйитная инцукция, Т;с; сечение полюса электромагнита, м43Магнитная инцукция равна; 4 10=0,75 Т 3 7825 электромагнитов и 25 режущих пластин. Расстояние между соседними электромагнитами 125 мм.Обрабатываемый материал - сталь45 в виде проката с пределом прочности6- 60 кгсlмм .ЯСечение полюса каждого электромаг- нита- 15 х 15-225 мм,21. Определим индукцию магнитногополя, которая позволит разрушить слой=-припуска (с вихревыми токами) при усло вии резонансногО совпадения вектора перемещения поля со скоростью"упругихволн в материале припуска.Принимаем, пто прдпность металла вэтом случае снижается в 10 раз.5Площадь разрушаемого слоя металламежду двумя соседними электромагнита. ми равна площаци сечении полюса электромагнита, т, е. 225 мм, Остальныейслои разрушаются по мере перемещениямагнитного поля и цвижения фрезы,Усиление, необходимое цля отрываслоя площадью 225 мм равно: Учитывая, что. слой будет нагрет как минимум цо + 600 С, его прочность сниозится цо 6 -" 22 кг/мм .2В связи с этим, необходимое усилие отрыва составит:= 0,1 ом.м, - удельное элект- Урипеское сопро-.тивление стали455, мм - площадь поперечного сечения обрабатываемой цетали, в которойнаводятся вихревые токи; ) "- 125 мм- ширина провоцника, равная расстоянию между соседними ма гнит%- ми;Од 0,12 мм - толщина проводника, равная глубине распространения вихревыхтоковподъемнаяиена (4) неслоя. м необход магнитного поля электропечивающую резонансноетора перемещения магнитПри расчете магнита прирав усилию отрыва2. Определипульсации магнитов, обес совпадение век сила электрооб ходим омуимую частоту) ф0 % ихревых токов равна(13)- удельная тепло- емкость стали Эо 45 г 612 ОООС (14) 55 8 00Ч;)х = 1800000 а0,0001От действия вихревых токов в поверхностном слое обрабатываемой детали выделяется количество тепла 32ц - 0,24 3 Р Ь (11)125 ф 60где:-125Ж,Ру) 3,14 1000 1000 0,00238 сек- время нагрева поверхностного слоя, рав ное времени прохождения фрезой расстояния, равного расстоянию между магнитамиЧ С) =О, 24 1800000О, 0001 О, 00238 ф 1 0 = 176 кал,Температуру нагревад поверхностного слоя за время 0,00238 сек, определяем по формуле где; щ, кг - масса нагреваемоговихревыми токамислоя;7,8 - удельный вес сталидмЭй 18 С - начальная температураодетали;17 Ь+О,1 ЬВ 1,2.6 00012 0,15 78 18Я. О,й)8 1,25 0002 ОЯ 1 Ь 45Ясно, что практической необходимости втакой температуре не имеется, так какслой металла будет мгновенно испаряться.4, Рассчитаем характеристики магнитного поля, исходя из практически целесообразной температуры нагрева слоя.П инимает за величину такой темперартуры температуру плавления стали 45,равную 1350 дС.Рассчитаем необходимое количествоотепла для достижения нагрева 1350 С(по формуле 12):Я = ст (Ь-;) - 0,168 х 1,25 хО, И%)0012 х 0,15 х 7,8 х(1350-18)а 0,392 ккал,6 Величина вихревых токов при этом должна составлять (из формулы 11);=83000 а, (16)ЭДС вихревых токов равна (по формуле 10): бЪф 3 К-" 83000 х 0,0001-8,3 в(17) Исходя из формулы 6;8,3 ч-. - -. -- . -15 х 10553 г, м/сек, (19) Таким образом, возможно уменьшить или магнитную индукцию электромагнита или скорость перемещения вектора магнитного поля, а значит и частоту пульсации.Определим величину целесообразной индукции поля электромагнита, исходя из целесообразного количества витков его катушки. При диаметре проволоки=0,1 ммколичество витков И на единицу длиныкатушки равно= 10,Д 0,1 тогда: В жО О ИЗ(19) (см. тамже) где: Д = 1- магнитная проницае,мость воздуха;ф( = 4 Ю 10 г/м (20) - магнитфОная постоянная,.д = 5 а - сила тока в цепи электрома гнита,к 1 х 4 Я х 10 ф х 10 х 5 = 6,28 х 10 Т (21) Необходимая для нагрева слоя припуска (до температуры 1350 С) скоорость перемещения магнитного поля составляет (по формуле 18): 553 553 8800 м/сек; (22) ф 6,28 х 10 Частота пульсации в этом случаеравна:1 О 5 О 1 0,8= 7850005. Мощность тока в катушках электромагнитов равнаРф 10 ЦСОВЧ=10 ЗЭаСОЕ Юд Р - СОЬЧфя. 6 лом ниже температуры в толще слоя);0,2 кгс/мм - прочность стали 45 при + 1000 С. : ФВп 3,14 х 1000 х 1000 1000 1000=9900 Ьт =9,9 кь 1где: 10 - количество одновременнсработающих магнитов,С 4 рю Я а 0,8 - сдвиг фаз между токоми напряжением.6, Мощность, необходимая для вращения фрезы с преодолением сил магнитного сцепления бегущего магнитного поляфрезы с наведенным полем в припускеР л Р Мд. 4 к 10 хВ 5 3 =с 4 к 1 Ук2х 6,28 х 10 к(22510 к 10 )х 8800-Феов 32700 вт - . - .32 квтгде: 10- количество одновременно работающих электрома гнитов смаксимальной напряженностью,7. Мощность провода, необходимая для 25осуществления процесса резания (механическим путем)р ф , квт102 60ср 1 8 флРХ"- сР Р КР КГ СЗ г 135где: 3 д 800 мм - ширина фрезерования,Ср ф" 825, Хре 1 О Ур а О 75Ир "е 1,1,Мзр й 0,2,ф 1,3- коэффициент и показатели степени в формуле окружной силыР при торцовом фрезерованииконструкционной сталид ФРКр ф Кар-" (-ф-) - поправочный75коэффициент на силу резания,учитывающий качество обрабатываемого материалаФП = 0,3 - показатель:степени+ в 15 мм - глубина резанияЯ0,1 мм/зуб - подача на зуб(режущую пластину);7 = 25- количество режущих пластий,Я з 1000 мм -,диаметр ррезы;д1000 об/мин - частота вращения фрезьцС, а 1000 С (считаем, что температура нагретого слою на егогванице с ненагретым метал= 3140 м/минР о,гК825 х 15 0,1х 800 ф х 251 000х 1000 Рк (0,8) 825 х 15 х 0,1 х 1600 х 2510000 к 4,1к 0,2197 = 244 кгс244 х 3140: 125 кв1 02 к 608. Общая мощность энергоустановокдля обеспечения процесса фрезерования:9,9 + 32 + 125 -" 166,9 квт9,. Производительность фрезерованиясоставляетЯ = 5 2 И: В , см /мин3Я -0,1 х 25 х 1000 к 15 х 800 х11000= 30000 см /мин.3Повышение производительности процесса фрезерования и снижение сил резанияпри использовании описываемого способаобъясняется, главным образом, тем, что,при пульсации магнитных полей, поля рядом расположенных электромагнитов складываются, а результирующий вектор направлен в сторону уменьшающегося поля,Сложение же скоростей результирующеговектора и скорости вращающейся фрезыобеспечивает дополнительный нагрев зоны обработки, при этом результирующийвектор направляют в сторону вращенияфрезы. Кроме того, пульсация магнитного поля порождает упругие колебания вметалле. При совпадении же скоростираспространения упругой волны, являющейся собственной частотой колебаний ма- .териала, со скоростью изменения (пульсации) магнитного поля происходит резонансное усиление упругой волны по амплитуде, что приводит к ослаблению межатомных связей металла в зоне обработки и снижению сил резания в одиндва порядкаФрр.мула изобретения1. Способ фрезерования, включающийнагрев припуска изделия магнижыми по-лами и последующей магиижой обработкой о тл и ч а ю щ и й с я тем,785000 10 Составитель В. ГригорьевРедактор Л. Квачадзе Техред Н. Бабурка Корректор Л. Иван Заказ 8717/10 Тираж 1160 ПодписноеВНИИНИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва,"Ж, Раушская наб., д. 4)5 филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 что, с целью повышения производительности, нагрев осуществляют пульсирующими магнитными полями.2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю- щ и й с я тем, что частоту пульсации магнитных полей принимают равной соб-. ственной частоте колебаний материала обрабатываемого изделия, причем векторпульсации направляют в сторону вращенияфрезы.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРИд 671943 кл, В 23 С 5/06, 1977.