Способ механической обработки с нагревом срезаемого слоя

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 5 В 23 В 1/О ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЪСТВУ тут им. РАБОТЛОЯ ностроея повываемой распре- В качест 17 1 В 15 1 б 13 7 11 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(71) Уфимский авиационный инстиСерго Орджоникидзе(56) Авторское свидетельство СССРМ 588062, кл. В 23 В 1/00, 1978.(54) СПОСОБ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБКИ С НАГРЕВОМ СРЕЗАЕМОГО С(57) Изобретение относится к машинию, Целью изобретения являетсшение качества обрабатыповерхности за счет равномерногоделения нагрева срезаемого слоя,ве источника тепла используют электрод 8, на части которого нанесено диэлектрическое покрытие 9, причем нагрев осуществляют в два этапа. На первом этапе электрод 8 подводят к обрабатываемой поверхности 16 до ее контакта с диэлектрическим покрытием 9 и вращают электрод 8 до нагрева обрабатываемой поверхности 16 до температуры, соответствующей 30 - 40% от заданной температуры нагрева. На втором этапе вводят в контакт с обрабатываемой поверхностью 16 детали неизолированную часть электрода и пропускают между ними импульсные разряды, длительность которых определяют из соотношения, приведенного в описании, 3 ил., 1 табл,Изобретение относится к машиностроению,Цель изобретения - повышение качества обрабатываемой поверхности и стойкости режущего инструмента за счет плавного повышения температуры нагрева обрабатываемой поверхности.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу механической обработки с нагревом срезаемого слоя источником тепла, установленным в непосредственной близости от зоны дефоомации резцом, в качестве источника тепла используют электрод с частичным диэлектрическим покрытием, который подводят к обрабатываемой поверхности детали до ее контакта с диэлектрическим покрытием электрода. Посредством трения обрабатываемой поверхности о поверхность диэлектрического покрытия электрода осуществляют нагрев до температуры, соответствующей 30 - 40% от заданной температуры нагрева срезаемого слоя. Затем между обрабатываемой поверхностью детали и неизолированной частью электрода пропускают импульсные разряды, длительность которых определяется по формуле-( ( ( (=-р(ч(:р("( ;(;(т:. где ао, С, у - коэффициенты температуропроводности, удельной теплоемкости, плотности обрабатываемого материала соответственно,Й( - средняя по времени действия мощность импульсного разряда, зависящая от формы разряда;а, сЪ - температурный коэффициент линейного расширения и предел прочности обрабатываемого материала;Е - модуль Юнга;ю - коэффициент Пуансона;и - коэффициент запаса прочности, равный 1,25;Тт - температура нагрева обрабатываемой поверхности детали под действием,трения этой .поверхности с диэлектрическим покрытием электрода,Качество обработанной поверхности детали повышают за счет того, что срезаемый слой предварительно нагреваюттрением быстро вращающегося диска о поверхность срезаемого слоя до температуры, составляющей 30 - 400 от заданной, так как в этом случае отсутствует резкое повышение температуры нагрева, дефекты на обработанной поверхности в виде трещин, прижогов, структурных изменений не образуются. При дальнейшем нагреве срезаемого слоя до заданной температуры посредством электрических разрядов указанные дефекты не образуются из-за отсутствия резкого повышения температуры. Врезультате этого качество обработанной по 5 верхности повышается.При нагреве срезаемого слоя посредством трения диэлектрического покрытия оповерхность слоя температура нагрева поширине и глубине имеет значительное раз 10 личие, В зоне йаружной поверхности деталитемпература нагрева имеет максимальноезначение, а в зоне контакта наружной поверхности диэлектрического покрытия с обрабатываемой поверхностью детали15 температура нагрева будет минимальная.Такое различие в распределении температуры нагрева по ширине и глубине срезаемогослоя объясняется неодинаковой ширинойконтакта срезаемого слоя с диэлектриче 20 ским покрытием электрода. Это различиевыражается формулойС у бЧ Чк(2)где Тт - повышение температуры нагрева25 срезаемого слоя за счет трения диэлектрического покрытия о его(поверхность;Р - сила давления электрода к поверхности детали;Ч, - линейная скорость диэлектрическо 30 го покрытия;1 - коэффициент трения;с, у - удельная теплоемкость и плотность обрабатываемого материала;бЧ - объем срезаемого слоя;35 б - ширина контакта диэлектрическогопокрытия с обрабатываемой поверхностьюдетали,При нагреве детали посредством электрических разрядов распределение темпера 40 туры нагрева по ширине и глубинесрезаемого слоя имеет противоположноенаправление по отношению к распределению температуры нагрева при воздействиитрения шлифовального круга о поверхность45 срезаемого слоя. Максимальная температура нагрева при пропускании электрическихразрядов имеет место в зоне срезаемогослоя, смежной с наружной поверхностьюэлектрода, а ее минимальное значение - на50 наружной поверхности детали. Это обусловлено тем, что ток разряда в зоне, смежной снаружной поверхностью электрода, имеетбольшую плотность из-за малой площадисоприкосновения и краевых эффектов,55 Указанные негативные явления ведут ктому, что в срезаемом слое образуются зоныс низкой температурой нагрева с недостаточной степенью разупрочнения. В результате этого снижается стойкость режущего10 20 25 30 35 40 45 50 55 инструмента, качество обработанной поверхности, выражающееся в образовании трещин, структурных изменений в зоне пропускания тока разряда максимальной плотности, Введение совместного нагревасрезаемого слоя посредством трения и импульсных электрических разрядов обеспечивает. равномерное распределение температуры нагрева по ширине и глубине срезаемого слоя, а также отсутствие резкого повышения температуры в зоне срезаемого слоя, смежного с наружной поверхностью электрода,Применение совместного нагрева срезаемого слоя устраняет указанные негатив-. ные явления, повышает качество обрабатываемой поверхности и стойкость режущего инструмента.На фиг, 1 изображено устройство, реализующее предлагаемый способ, общий вид сверху; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид Б на фиг. 1,Устройство для реализации способа механической обработки с нагревом срезаемого слоя содержит корпус 1, поперечные салазки 2, передачу винт - гайка 3, муфту 4, поворотную плиту 5, электродвигатель 6, токоподвод 7, дисковый электрод 8, диэлектрическое покрытие 9, щеткодержатель 10, меднографитовые щетки 11, шинопроводы 12 и 13, источник 14 импульсного тока, приспособление 15 для базирования детали 16, щеткодержатель 17, меднографитовые щетки 18, Корпус 1 установлен на направляющих токарного станка 19 смежно с кареткой суппорта станка и соединен с ней посредством специальных винтов, На корпусе 1 ймеются направляющие, на которых расположены поперечные салазки 2. В поперечных салазках 2 смонтирована гайка, сопрягаемая с винтом 3, на которой имеется левая нарезка. Винт 3 посредством кулачковой муфты 4 соединен с винтом 20 поперечной подачи токарного станка, В верхней части поперечных салазок 2 расположена поворотная плита 5, на которой установлен электродвигатель 6. На валу электродвигателя 6 расположен токоподвод 7, к которому прикреплен дисковый электрод 8 с диэлектрическим покрытием 9, расположенным по дуге 360 - О, где В - центральный угол, соответствующий участку электрода 8, на поверхности которого отсутствует покрытие 9, На поворотной плите 5 установлен щеткодержатель 10, в пазах которого расположены меднографитовые щетки 11, соединенные с шинопроводом 12, соединенным с источником 14 импульсного тока. На планшайбе токарного станка смонтировано приспособление 15, изолированное специальной диэлектрической втулкой. К станине станка 19 прикреплен щеткодержатель 17, в котором расположены меднографитовые щетки 18, соединенные с шинопроводом 13, Посредством приспособления 15, щеток 18, шинопровода 13 обрабатываемая деталь 16 соединена с источником 14 электрического импульсного тока,. Винт 3, соединенный посредством муфты.4 с винтом 20, может вращаться совместно с ним или отдельно от него при разьединенных полумуфтах, Корпус 1 может перемещаться в продольном направлении по направляющим станка 19 совместно с кареткой суппорта станка Способ механической обработки с нагревом срезаемого слоя осуществляют следующим образомОбрабатываемую деталь приводят во вращение с частотой мд, величину которой выбирают из технологических соображений, Посредством вращения рукоятки 21 поперечные салазки 2 перемещаются в поперечном направлении, и дисковый электрод 8 подводят к обрабатываемой детали 16 до касания диэлектрическим покрытием 9, Электрод 8 приводят во вращение с частотой йЪ . Режущему инструменту 22 сообщают движение подачи в поперечном направлении, которое необходимо при обработке дисковых деталей (при обработке деталей с наружными поверхностями вращения подача инструмента 22 осуществляется в продольном направлении). При контактировании диэлектрического покрытия 9, представляющего собой керамическое покрытие без абразивных зерен, происходит нагрев срезаемого слоя до температуры Тт, величина которой определяется по формуле (2) и соответствует температуре нагрева, составляющей 30- 40)ь от заданной температуры нагрева. Такое процентное соотношение температур нагрева срезаемого слоя является оптимальным с точки зрения повышения качества обрабатываемой поверхности, так как отсутствует резкое повышение температуры при нагреве срезаемого слоя посредством трения. Низкий предел температур нагрева срезаемого слоя ведет к образованию трещин при последующем нагреве электрическими разрядами. Более высокий предел температуры нагрева срезаемого слоя посредством трения связан с ухудшением качества обрабатываемой поверхности детали из-за резкого повышения температуры нагрева посредством трения.Оптимальное процентное соотношение температур нагрева посредством трения иэлектрическими разрядами приведено втаблице для износостойкого сплава,Как видно из таблицы, оптимальное соотношение температур нагрева при обработке детали, наплавленной износостойкимпокрытием из стеллита, находится в пределах 30-40%. После нагрева определеннойзоны срезаемого слоя посредством тренияпропускаютэлектрические импульсные разряды между неизолированной покрытием 9частью электрода 8 и зоной срезаемогослоя, смежной с неизодированной зонойэлектрода 8, центральный угол которой соответствует углу О, При пропускании электрических разрядов температурасрезаемого слоя повышается на величинуТр, которая определяется по формулеТр =Те Тт, (3)где Т, - требуемая температура нагрева срезаемого слоя;Тт - повышение температуры срезаемого слоя при воздействии трения покрытия 9о поверхность срезаемого слоя,П р и м е р 1. Проводят механическуюобработку с нагревом срезаемого слоя посредством трения силового шлифовальногокруга, В качестве детали принят вал с наплавленным износостойким покрытием изстеллита, Размеры вала: наружный диаметр90 мм, длина вала 600 мм,Обработку производят при следующихпараметрах, скорость вращения детали Ч =0,45 м/с; величина подачи Я = 0,2 мм/об;глубина резания (ширина срезаемого слоя)1 = 3 мм; скорость вращения шлифовальногокруга Чк = 36 м/с; температура нагрева срезаемого слоя Тс = 720 С; время обработкидетали (машинное) т 9 =- 32 мин; шероховатость обрабатываемой поверхности й, = 12мкм; стойкость режущего инструмента Ти =78 мин.На обрабатываемой поверхности детали образуются трещины и структурные изменения, прижоги.П р и м е р 2, Проводят механическуюобработку детали, материал и размеры которой приведены в примере 1, с нагревомпосредством трения и электрических разрядов. Обработку проводят при следующихпараметрах: скорость вращения детали Чр =0,62 м/с; величина подачи Я = 0,2 мм/об;глубина резания (ширина срезаемого слоя)т = 3 мм; скорость вращения электрода Чк =31 м/с, температура нагрева срезаемогослоя Тс = 780 С; Тт - повышение температуры нагрева срезаемого слоя посредствомтрения Тт = 270 С; повышение температуры нагрева срезаемого слоя посредством электрических разрядов Тэ = 510 С; напряжение между электродом и нагреваемой поверхностью срезаемого слоя 0 = 23 В; сила тока 5 разряда 1 р = 820 А; время действия разрядат= 0,005 с; длительность паузы между разрядами 7= 0,01 с; время обработки детали сц = 21 мин; стойкость режущего инструмента Ти = 127 мин; шероховатость обрабатыва емой поверхности йа = 8 мкм.На обрабатываемой поверхности детали отсутствуют прижоги, трещины, структурные изменения.Формула изобретения 15 Способ механической обработки с нагревом срезаемого слоя, при котором источник тепла устанавливают в непосредственной близости от срезаемого слоя, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью 20 повышения качества обрабатываемой поверхности путем равномерного распределения нагрева срезаемого слоя, в качестве источника тепла используют электрод, на части поверхности которого нанесено диэ лектрическое покрытие, причем нагрев осуществляют в два этапа, на первом электрод подводят к обрабатываемой детали до ее контакта с диэлектрическим покрытием электрода и вращают электрод до нагрева 30 обрабатываемой поверхности до температуры, соответствующей 30 - 40% от заданной температуры нагрева; а на втором вводят в контакт с обрабатываемой поверх ностью детали неизолированную часть 35 электрода и пропускают между ними импульсные разряды, длительность которых определяют из соотношения 1 ь с у(1 - )40 где а - коэффициент температуропроводности;С - коэффициент удельной теплоемко. сти;у - коэффициент плотности;45 К - средняя по времени действия мощность импульсного разряда;ат - температурный коэффициент расширения;Е - модуль Юнга50 и - коэффициент Пуансона,п - коэффициент запаса прочности;оь - предел прочности обрабатываемогоматериала;Тт - температура от трения поверхности55 детали с диэлектрическим покрытием электрода,1.710192 Составитель Д,Кутепов ехред М.Моргентал мчикдактор С.Пекарь рек ельский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 изводственно аказ 293 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета па изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5