Способ механической обработки вращающимся инструментом

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 В 23 В 1/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4712639/08,. (22) 29.06.89 (46) 23.10.91. Бюл. М 39 (71) Новополоцкий политехнический институт им. Ленинского комсомола Белоруссии (72) Н. Н. Попок и М. Л. Хейфец (53) 621.941.2 (088.8) (56) Ящерицин П. И„Борисенко А. В., Дривотин И. Г., Лебедев В, Я.. Ротационное резание материалов. — Минск: Наука и техника, 1987, с.22 — 30. (54) СПОСОБ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ВРАЩАЮЩИМСЯ ИНСТРУМЕНТОМ (57) Изобретение относится к механической обработке материалов и может быть применено в машиностроении при обработке труднообрабатываемых материалов с подогревом. Цель изобретения — повышение ка-. чества и производительности обработки за

Изобретение относится к механической обработке материалов вращающимися инструментами и инструментами с внутренним охлаждением и найдет применение в машиностроительном производстве при обработке труднообрабатываемых материалов с подогревом.

Целью изобретения является повышение качества и производительности обработки за счет снижения теплонапряженности в зоне резания и выравнивания температуры по режущей кромке инструмента.

На чертеже представлена схема процесса резания.

Резание осуществляют вращающимся инструментом с тепловой трубой, по которому заготовке 1 и инструменту 2 сообщают вращательные движения со скоростями Y u,,5L!,.» 1685610 А1 счет снижения теплонапряженности в зоне резания и выравнивания температуры по режущей кромке инструмента. В корпусе инструмента 2 размещена замкнутая тепловая труба 3 с теплоносителем 5. В процессе обработки на инструмент 2 воздействует тепловой поток, В тепловой трубе 3 образуется испаритель, из которого течет теплоноситель 5 к конденсатору, где отдает тепло и возвращается со скоростью Vm. Тепловую трубу 3 вращают со скоростью

Vmp Чп1, что снижает теплонапряжен ность процесса и смещает конденсатор в оптимальное положение. Инструмент 2 вращают со скоростью Ч Vm>, в результате чего инструмент не перегревается в зоне резания и не подвергается резкому охлаждению при выходе и резкому нагреву при входе в зону резания. 1 ил. 1 табл.

VU вокруг скрещивающихся осей и относи- { тельно движение подачи со скоростью Vs. В корпусе инструмента 2 вблизи режущей О- кромки размещена замкнутая тепловая трубка 3 с фитилем 4 и теплоносителем 5. В процессе обработки на инструмент 2 в зоне резания (источник тепла) воздействует теп- С ловой поток Q. В тепловой трубе 3 в непосредственной близости от источника тепла образуется испаритель, из которого течет (показано стрелкой) теплоноситель 5 в паровой фазе к конденсатору, где отдает тепло q и возвращается в жидкой фазе по капиллярам фитиля 4 со скоростью Vm, Тепловую трубу 3 вращают со.скоростью Vm> < Vm, в результате чего снижается теплонапряженность процесса и происходит смещение конденсатора со стоком гепла ц в оптимальное с точки зрения охла;кдения полажение.

Инструмент 2 вращают в одинаковом или противоположном направлениях по отношению к трубе 3 со скоростью Vu Vmp, в результате чего инструмент не перегревает- 5 ся в зоне резания и не подвергается резкому охлаждению при выходе и резкому нагреву при вхаце в зону резания.

Пример осуществления способа механической обработки вра,цающимися инст- 10 рументами.

На токарно-винторезнвл стан <е модели

16К20 с устройством для ротационного резания обрабатывались заготовки из стали

50 диаметрам 0,1 м вращающимся инстру- l5

МВНТоМ из быстрарежущей стали Р6М5 диаметром 0,055 м бе. " тепловой трубь1 (прототип) и с тепловой трубой (т1редложенный способ).

Тепловая труба была выполнена в фар- 20 ме замкнутого кольца радиусом H=0,025 м из НОднОЙ трубы с внешним диаметром

d1=-0,025 м и внутренним (4==0,022 м, в качестве теплоносителя использовалась вода.

Предельная температура нагрева трубы ус- 25 танавливалась равной 200"С (473ОК), т.к. при превышении этсго значения температуры происходило нежелательное разложение смазки в подшипникавам узле ротационного инструмента. Труба имела 30 фитиль толщиной 1=:0,001 и, состоящий из пяти слоев: сетки из медной проволоки толщиной 0,0001 м и ячеистастыа К=-1/М.;:

Площадь паперечнога сечения фитиля F - =- R (d< ОО )/4=/,5 10 м, где ОΠ— б2 2t, Пористасть фитиля E == 1 — лаиб/4=0,6, Плотность воды при 473 К р =860 кг/м .

Теплота парообразования воды! =1,92x в х 10 Дж/кг, Максимальный фактор передачи мощности для описанной трубы 01= iGG 40

Вт,М(7). Максимальный локальный осевой пОтОк

01 .т с>

Скорость >KMQKG Tt«8 капиллярах фитиля

Vm=

cFð(127О

О,б 75 10 " ° Я60 g2 0в

=-. 0,017 м/c

Тогда частота вращения тепловой трубы не должна превышать значения

n=- —, — 6,5 об/мин

60 Vù 60 0,017

2 z Ê 2 к 0,025

Скорость или частота вращения инструмента устанавливается не ниже частоты вращения трубы с тем, чтобы обеспечить оптимальный режим работы тепловой трубы и эффективный отвод тепла из зоны резания, а также не снизить производительность обработки. При обработке со скоростью вращения инструмента ниже скорости вращения трубы и вышеустановленнай скоростью теплоносителя /V>=-0,017 м/с / будет реализовываться известный вариант с неподвижной тепловой трубой, который не обеспечивает выравнивание температуры па режущей кромке.

Надежность обработки определялась в результате стандартных испытаний по времени рабаты инструмента до катастрофического износа, определяемого термической усталостью режущей кромки, Качество обработки определялась путем измерения на и рофилографе-профилометре модели 252 шероховатости обработанной поверхности детали, Режимы и результаты сравнительных испытаний предло>кенного способа и способа-прототипа представлены в таблице, Частота вращения инструмента с целью проверки положения о соотношении скоростей перемещения теплоносителя, тепловой трубы и инструмента устанавливалась равной, ниже и выше скорости перемещения теплоносителя, Как видна из таблицы, применение вращающегося инструмента с тепловой трубой обеспечивает во всем диапазоне режима резания повышение стойкости инструмента и снижение шероховатости поверхности детали в 1,5 раза по сравнению с инструментом без тепловой труб>.. Зтот эффект достигается за счет снижения температуры в зоне резания и выравнивания температуры по режущей кромке инструмента. Причем эффект охлаждения наиболее ощутим п ри частоте вращения инструмента, равной скорости перемещения теплоносителя (стойкасть 60 мин). Стойкость инструмента снижается до 53 мин при меньшей скорости за счет ухудшения отвода тепла из зоны резания и при большей— до 57 мин за счет увеличения суммарной скорости резания, приводящей к увеличеwe износа инструмента.

Формула изобретения

Способ механической обработки вращающимся инструментом, согласно которому заготовке и инструменту с расположенной внутри него тепловой трубой с теплоносителем, сообщают вращательные движения вокруг скрещивающихся осей и относительное движение подачи, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения качества и производительности обра1685610 ботки, за счет снижения теплонапряженности в зоне резания и выравнивания температуры по режущей кромке, используют инструмент с тепловой трубой, замкнутой по длине, определяют скорость перемещеСтойкость инструмента. мин

Шероховатость мкм

Режим резания

Способ прототип

Способ прототип

Предложенный способ

Предложенный

Частота аращ. инстр.. об/мин

Частота вращ. трубы, об/мин

Глубина резания. мм

Подача. Частота мм/об вращ. загот.. об/мин

38

36

ЭЭ

5Э

1.02

1.02

1.02

3.0

6,5

10.0

0,47

1,02

1.57

0,Ç

0,3

0.3

З,о

6,5

10.0

0,47

1,02

1,57

500

157

157

157

Составитель М.Лопацинский

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор А.Осауленко

Редактор А.Зробок

Заказ 3557 Тираж Подписное

ВНИИПИ. Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101

Скорость вращения заготов

ru, мин/м

Скорость вращения инстр., м/мин ния теплоносителя в трубе, трубу вращают со скоростью, не превышающей скорость перемещения теплоносителя в тепловой трубе, а инструмент вращают со скоростью

5 не ниже скорости вращения трубы, Ск сть ще тр об/