Способ резки блока тугоплавкого металла и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к способам и устройствам для резки блока губчатого металла. Способ включает размещение блока на столе, предварительно установленном на заданную высоту среза, зажим блока, срез дефектного слоя и резку оставшейся части блока. Резку ведут ножом с нижней части блока по всей его ширине. Блок перемещают горизонтально, надвигая на нож. Устройство содержит станину с жестко закрепленным на ней клиновым ножом. Для размещения блока служит стол, а для зажима - силовая рама. Последняя служит для горизонтального перемещения совместно с блоком. Изобретение позволяет повысить качество и скорость резки блока. 2 с. и 3 з. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к способам и устройствам для резки блока губчатого металла.

Известны способ резки блока тугоплавкого металла и устройство для осуществления способа (см. кн. Металлургия титана. - Сергеев В. В. , Безукладников А. Б. , Мальшин В. М. - Металлургия. - 1979. с. 220; кн. Магниетермическое производство губчатого титана. Байбеков М. К. , Попов В. Д. , Чепрасов И. М. - М. : Металлургия, 1984. - С. 59; авт. свид. 146044, опубл. 12, 1964).

Способ включает следующие операции. Рама перемещается вертикально в направляющих станины. Рабочий ход вниз осуществляется при помощи гидроцилиндра, закрепленного в поперечине. Рабочая жидкость поступает в гидроцилиндр через полый плунжер, жестко закрепленный в станине. Холостой ход вверх осуществляют двумя возвратными гидроцилиндрами через плунжер.

Устройство для резки блоков губчатого металла включает станину, раму с поперечиной, клиновидный нож, закрепленный в вертикально перемещающейся поперечине, подвижный стол, плунжерный привод рамы, гидроцилиндры и двухсторонние клапаны. На станине расположен подвижный стол, на котором установлен блок губки. Стол состоит из стационарно закрепленной плиты и подвижной верхней плиты, которая при движении перекатывается по двум рядам роликов, направляемых планками. Перемещение стола при оперировании блоком губки осуществляют гидроцилиндрами. При резке блоков полости гидроцилиндров через клапан автоматически соединяются, и стол устанавливается под действием незначительного горизонтального усилия, на которое отрегулирован клапан. Данный способ резки блоков тугоплавких металлов и устройство для его осуществления используются в промышленности.

Недостатками способа резки блока и устройства для его осуществления являются низкая производительность и низкое качество измельчения блока.

Известно устройство для резки блока (Ачеркон Н. С. и др. Металлорежущие станки. М. , 1966, т. 1, стр. 183-211), содержащее стол, смонтированный на станине с возможностью перемещения, режущий инструмент, закрепленный на каретке, перемещаемой по станине в горизонтальном направлении, и зажимы, расположенные один против другого с возможностью взаимного перемещения по крайней мере одного из них.

Недостатком такого устройства является то, что клиновой инструмент размещен под столом подачи, поэтому при обработке нижнего торца блока качественный металл загрязняется отделяемой стружкой, содержащей дефектные включения.

Известны способ и устройство для резки блока тугоплавкого металла (авт. свид. 707704, МПК В 23 D 15/04, В 23 D 7/00, В 26 D 1/10, опубл. БИ 1, 1980), наиболее близкие по количеству общих признаков и по достигаемому результату и используемые как прототип. Способ резки осуществляют следующим образом. Блок губчатого титана устанавливают в проем рамы на стол, предварительно установленный ниже уровня режущей кромки клинового ножа на заданную глубину резки. Зажимом с помощью силового цилиндра блок прижимают к зубцам, которые, врезаясь в тело блока, обеспечивают надежность его крепления. Стол с помощью силового цилиндра перемещают вниз, рама перемещается вниз силовым цилиндром, и блок губчатого титана подается в зону обработки на требуемую ширину среза, которая может быть равной или меньшей, чем ширина клинового ножа. Затем включают в работу силовой цилиндр, перемещающий каретку с клиновым ножом. Производят срез дефектного слоя губчатого титана с торца блока. Возврат ножа в исходное положение производится также с помощью силового цилиндра. Срез дефектного слоя по всей поверхности торца блока производят на 3-5 ходов клинового ножа, что обуславливает высокую производительность устройства. Дальнейшее измельчение блока может быть осуществлено повторением описанного выше цикла.

Устройство для резки, содержащее стол, смонтированный на станине с возможностью вертикального перемещения, на столе неподвижно размещен блок, каретку, несущую режущий инструмент и установленную с возможностью горизонтального перемещения по станине, и зажимы, расположенные друг против друга с возможностью взаимного перемещения в раме, по крайней мере одного из них, причем каретка с ножом размещена параллельно столу, а зажимы смонтированы на станине с возможностью совместного горизонтального перемещения над столом и кареткой с ножом и в направлении, перпендикулярном перемещению каретки. Один прижим выполнен из цилиндра, соединенного с приводом перемещения, другой жестко прикреплен к раме упора, снабженного зубцами. В качестве приводов перемещения каретки и рамы служат силовые цилиндры.

Устройство для перемещения стола выполнено в виде двух параллельных рычагов и связан с приводом перемещения, выполненного в виде силового цилиндра. Стол перемещается вверх и вниз за счет передвижения рычагов.

Недостатком данного способа и устройства для резки блоков тугоплавкого металла является то, что блок разрезается по высоте блока с одной стороны с торца, что вызывает трудоемкость процесса резки, и в связи с этим устройство для резки неработоспособно.

Задачей изобретения является улучшение качества резки блока губчатого титана за счет послойного разрезания блока по ширине, увеличение скорости резки.

Данная задача решается предложенным способом резки блока тугоплавкого металла и устройством для его осуществления, сущность которого заключается в следующем.

Способ резки блока тугоплавкого металла, включающий размещение блока на столе, предварительно установленном на заданную высоту среза, зажима блока, срез дефектного слоя и резку оставшейся части блока, при этом резку осуществляют ножом и с нижней части блока, новым является то, что резку дефектного слоя осуществляют по всей ширине блока перемещением его горизонтально с направлением на нож, после среза дефектного слоя устанавливают новую высоту среза и производят послойную резку оставшейся части блока, при этом срез дефектного слоя осуществляют при пониженной скорости резки, а оставшейся части - при повышенной.

Кроме того, при срезе дефектного слоя скорость резки поддерживают в пределах 15-30 мм/сек.

Кроме того, при срезе оставшейся части блока скорость резки поддерживают в пределах 45-60 мм/сек.

Для осуществления способа предложено устройство для резки блока тугоплавкого металла, содержащее станину, клиновой нож, стол, предназначенный для размещения блока тугоплавкого металла, устройство вертикального перемещения стола, установленную с возможностью горизонтального перемещения и служащую для зажима блока тугоплавкого металла силовую раму с ползуном, зажимом и упором, и привод перемещения силовой рамы, новым является то, что оно содержит пружинные блоки, при этом стол установлен с возможностью горизонтального перемещения, силовая рама установлена с возможностью горизонтального перемещения с зажатым блоком тугоплавкого металла, а клиновой нож жестко закреплен на станине параллельно горизонтальной поверхности стола, одним концом жестко соединенного с устройством для его вертикального перемещения, а другим установленного на пружинные блоки.

Кроме того, оно содержит устройство для горизонтального перемещения стола, выполненное в виде закрепленного на станине мотор-редуктора и передачи винт-гайка.

Данная технология резки блока тугоплавкого металла путем направления блока на нож позволяет увеличить скорость резки блока, автоматизировать процесс резки, а проведение процесса резки при разных скоростях позволяет полностью отделить первоначально загрязненную часть блока, что значительно повышает качество тугоплавкого металла.

Закрепление ножа неподвижно на станине позволит улучшить качество резки блока тугоплавкого металла.

Вертикальное и горизонтальное перемещение стола и устройство для его перемещения позволяют увеличить скорость резки блока.

Использование в качестве приводов мотор-редуктора и передачи винт-гайка позволяет увеличить производительность устройства и тем самым скорость резки блока.

Использование в качестве приводов мотор-редуктора и передачи винт-гайка позволяет увеличить производительность устройства и тем самым скорость резки блока.

Заявленная группа изобретений соответствует требованию единства изобретения, поскольку группа разнообъектных изобретений образует единый изобретательский замысел, причем один из заявленных объектов группы - устройство для резки блока тугоплавкого металла предназначено для осуществления другого объекта - способа резки блока тугоплавкого металла, при этом оба объекта группы изобретений направлены на решение одной и той же задачи с получением единого технического результата.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленной группы изобретений как для объекта - способа, так и для объекта - устройства, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналоги как для способа, так и для устройства заявленной группы, характеризующейся признаками, тождественными (идентичными) всем существенным признакам как способа, так и устройства заявленной группы изобретений. Определение из перечня выявленных аналогов-прототипов как для способа, так и устройства - как наиболее близких по совокупности признаков аналогов, позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков.

Для проверки соответствия каждого объекта заявленной группы изобретений условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявить признаки, совпадающие в отличительными от выбранных прототипов признаками для каждого объекта заявленной группы изобретений. Результаты поиска показали, что каждый объект заявленной группы изобретений не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками каждого из объектов заявленной группы изобретений преобразований на достижение технического результата. Следовательно, каждый из объектов заявленной группы соответствует условию "изобретательский уровень", что касается части устройства для резки блока - устройства для перемещения стола, то заявлена новая взаимосвязь известных конструктивных элементов между собой, что оказывает улучшение технического результата - скорости резки блока тугоплавкого металла и, следовательно, соответствует условию "изобретательский уровень".

На фиг. 1 и 2 показано устройство для резки блока губчатого титана. Устройство состоит из станины 1 с закрепленным на ней ножом 2, силовой рамы 3 с возможностью ее перемещения по оси резания от рабочих цилиндров 4. Силовая рама снабжена ползуном 5, упором 6 и цилиндрическим зажимом 7 с возможностью его перемещения от гидроцилиндра 8; из стола 9 с устройством для перемещения стола, состоящего из рамы 10 и клина 11. Стол 9 с одного конца жестко соединен с рамой 10 с помощью шарнира 12, а с другого конца опирается на пружинные блоки 13, уменьшающие динамическую нагрузку на стол во время загрузки блока 14, пружинные блоки скреплены с водилом 15 и размещены в раме 10. Рама 10 опирается на клин 11, который снабжен клиновой поверхностью 16, контактирующей с рамой 10. Вертикальное перемещение стола с рамой осуществляется за счет мотор-редуктора 18 и передачи винт-гайка 17, соединенной с мотор-редуктором 18. Перемещение стола 9 горизонтально осуществляется толкателем 19 с помощью мотор-редуктора 20 и передачи винт-гайка 21.

Пример осуществления способа и работы устройства.

Подвижная силовая рама 3 отведена в крайнее положение, позволяющее произвести загрузку блока 14 на стол 9, опущенного на высоту А 15-20 мм, необходимую для резки нижней части блока. Устанавливают блок 14 и подают давление в гидроцилиндр 8, перемещая зажим 7, обеспечивающий регулируемое усилие прижима 40-147 тс, надвигая его на упор 6. При зажиме нижней части блока 14 необходимо максимальное усилие, по мере реза вес блока уменьшается, более того, его структура становится более хрупкой, соответственно усилие зажима уменьшается. Зажатый между зажимом 7 и упором 6 блок ползуном 5 поднимают над столом, надвигают на режущую кромку ножа 2 и при скорости 15-30 мм/сек отделяют нижнюю часть блока. После окончания среза блок оставляют зажатым между зажимом 7 и упором 6 и возвращают в исходное положение. Давление в цилиндре 8 зажима 7 сбрасывается, блок под собственным весом опускается на плиту 9 приемного стола, который жестко с помощью шарнира 12 соединен с рамой 10, а другим концом установлен на пружинные блоки 13, размещенные в раме 10. Пружинные блоки служат для уменьшения динамических нагрузок на стол во время загрузки и послойной резки блока, в момент разжима его (в конце обратного хода) и опускания на величину срезаемого слоя. Вертикальное перемещение стола 9 осуществляется за счет мотор-редуктора 18, закрепленного на клиновой поверхности 16, и передачи винт-гайка 17, размешенной в раме 10. Горизонтальным движением клина 11 по клиновой поверхности 16 со скоростью 8,3 мм/сек устанавливают новую высоту А резки блока. Вновь зажимают блок и при скорости 45-60 мм/сек осуществляют резку остальной части, причем в зависимости от высоты и плотности блока высота А резки изменяется. Горизонтальное перемещение стола осуществляют мотор-редуктором 20 с помощью передачи винт-гайка 21, размещенной в толкателе 19, который закреплен с водилом 15. Горизонтальное движение стола позволяет установить размер щели между столом 9 и ножом 2, установленным на станине 1. В процессе резания куски продукта подают в приемный короб (не показан).

Таким образом, данное изобретение позволяет повысить качество резки блока тугоплавкого металла, увеличить скорость резания и автоматизировать процесс резки блоков.

Формула изобретения

1. Способ резки блока тугоплавкого металла, включающий размещение блока на столе, предварительно установленном на заданную высоту среза, зажим блока, срез дефектного слоя и резку оставшейся части блока, при этом резку осуществляют ножом и с нижней части блока, отличающийся тем, что резку дефектного слоя осуществляют по всей ширине блока перемещением его горизонтально с направлением на нож, после среза дефектного слоя устанавливают новую высоту среза и производят послойную резку оставшейся части блока, при этом срез дефектного слоя осуществляют при пониженной скорости резки, а оставшейся части - при повышенной.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при срезе дефектного слоя скорость резки поддерживают в пределах 15-30 мм/с.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при срезе оставшейся части блока скорость резки поддерживают в пределах 45-60 мм/с.

4. Устройство для резки блока тугоплавкого металла, содержащее станину, клиновой нож, стол, предназначенный для размещения блока тугоплавкого металла, устройство вертикального перемещения стола, установленную с возможностью горизонтального перемещения и служащую для зажима блока тугоплавкого металла силовую раму с ползуном, зажимом и упором и привод перемещения силовой рамы, отличающееся тем, что оно содержит пружинные блоки, при этом стол установлен с возможностью горизонтального перемещения, силовая рама установлена с возможностью горизонтального перемещения с зажатым блоком тугоплавкого металла, а клиновой нож жестко закреплен на станине параллельно горизонтальной поверхности стола, одним концом жестко соединенного с устройством для его вертикального перемещения, а другим установленного на пружинные блоки.

5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что оно содержит устройство для горизонтального перемещения стола, выполненное в виде закрепленного на станине мотор-редуктора и передачи винт-гайка.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2