Способ подачи смазочно-охлаждающих технологических средств

Способ включает подачу в зону резания ионизированного в поле коронного разряда газового потока с температурой 40–80°С, подачу на поверхность обрабатываемой детали потока распыленной жидкости, причем пятно контакта потока распыленной жидкости с поверхностью обрабатываемой детали расположено за пределами пятна контакта ионизированного газового потока. Величину потока распыленной жидкости изменяют в зависимости от температуры детали и поддерживают ее не более значения оптимальной температуры резания для данной пары материалов инструмента и обрабатываемой детали. При этом на поверхность инструмента подают дополнительный поток распыленной жидкости и его величину устанавливают из условия обеспечения минимально возможной температуры инструмента. Достигается повышение эффективности процесса обработки резанием за счет обеспечения оптимальной температуры резания для повышения стойкости инструмента. 2 ил.

 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к механической обработке металлов, в частности к способам подачи смазочно-охлаждающих технологических средств (СОТС) и их компонентов.

Известен способ подачи СОТС, включающий подачу в зону резания ионизированной распыленной жидкости [а.с. СССР №21060 9, МПК В23В 1/00, опубл. 1968.11.06]. В основу способа положен процесс предварительной аэрации СОТС. В качестве жидкой среды используют дистиллированную воду или растворы на ее основе, подаваемые в количестве около 500 г/ч.

Основным недостатком этого способа является невысокая стойкость инструмента, что обусловлено несколькими причинами. Во-первых, высокая влажность распыленного СОТС создает неблагоприятные условия образования электрического разряда. Это приводит к снижению концентрации ионизированных частиц в зоне резания и снижает эффективность образования окисных пленок на ювенильными поверхностях обрабатываемой детали. Во-вторых, испарение кипящих частиц СОТС резко понижает температуру детали, которая становится существенно ниже оптимальной. По данным [Безъязычный, В.Ф. Основы технологии машиностроения [Электронный ресурс]: учеб. / В.Ф. Безъязычный. - Электрон, дан. - Москва: Машиностроение, 2016. - 568 с. - Режим доступа: Ошибка! Недопустимый объект гиперссылки.ps:lanbook.com/book/107152 - Загл. с экрана, (дата обращения: 10.03.2019)] для различных сочетаний материалов инструмента и обрабатываемой детали оптимальная температура резания лежит в диапазоне 250-1000 °С. Это, в свою очередь, приводит к увеличению динамических нагрузок на инструмент, снижению его стойкости и, следовательно, эффективности резания.

Известен способ механической обработки конструкционных сталей [Патент РФ 2188747, МПК В23В 1/00, опубл. 10.09.2002], согласно которому нагрев обрабатываемой поверхности осуществляют горелкой с регулируемой температурой пламени так, чтобы факел пламени в точках касания с поверхностью детали имел температуру 800-1000 °С, а расстояние от центра пятна нагрева до начала резания металла выдерживают до достижения в срезаемом слое температуры разупрочнения 550-600 °С.

Данный способ имеет следующий недостаток. Температура пламени горелки должна на 200-450°С превышать оптимальную температуру резания и может достигать температуры закалки для сталей, которая лежит в диапазоне 550-1300°С. При таком нагреве детали и дальнейшем ее охлаждении до нормальной температуры образуется слой металла с измененной структурой (закаленной или нормализованной) и, соответственно, с измененными механическими свойствами. Это создает проблемы для дальнейшей механической обработки, а также приводит к деформации деталей. Кроме того, чрезмерно высокая температура обрабатываемой детали приводит к повышению температуры инструмента и, следовательно, снижению его стойкости.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ подачи СОТС [Патент РФ 2367556, МПК В23Q 11/10, опубл. 01.10.2009], включающий подачу в зону резания ионизированного в поле коронного разряда газового потока с температурой 40-80°С, и одновременной подачей распыленной жидкости на поверхность детали, причем пятно контакта потока распыленной жидкости с поверхностью обрабатываемой детали находится за пределами пятна контакта ионизированного газового потока.

Недостаток известного способа заключается в том, что охлаждение обрабатываемой детали осуществляется поливом или распыленной жидкостью на ее открытые поверхности. В этом случае отвод тепла происходит за счет фазового превращения (интенсивного испарения или кипения) жидкой среды. При этом температура детали снижается и становится существенно ниже оптимальной температуры резания. Это приводит к снижению стойкости инструмента и эффективности резания.

Задачей предложенного технического решения является регулирование температуры обрабатываемой детали.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности процесса обработки резанием за счет обеспечения оптимальной температуры резания для повышения стойкости инструмента.

Поставленный технический результат достигается тем, что способ подачи смазочно-охлаждающих технологических средств, включающий подачу в зону резания ионизированного в поле коронного разряда газового потока с температурой 40-80°С, подачу на поверхность обрабатываемой детали потока распыленной жидкости, причем пятно контакта потока распыленной жидкости с поверхностью обрабатываемой детали находится за пределами пятна контакта ионизированного газового потока, причем величину потока распыленной жидкости изменяют в зависимости от температуры детали, поддерживая ее не более значения оптимальной температуры резания для данной пары материалов инструмента и обрабатываемой детали, при этом на поверхность инструмента подают дополнительный поток распыленной жидкости и его величину устанавливают из условия обеспечения минимально возможной температуры инструмента.

При механической обработке деталей возникает следующее техническое противоречие: температура обрабатываемой детали должна быть в диапазоне 550-600°С (оптимальная температура резания), что позволит повысить эффективность обработки резанием за счет увеличения пластичности металла; с другой стороны, температура обрабатываемой детали должна быть как можно ниже, что позволит снизить температуру в зоне резания, не допустить перегрева инструмента, снижения его стойкости и, вследствие этого, снижения эффективности процесса обработки резанием.

Наличие такого противоречия обусловливает подачу СОТС в зону резания с большим запасом. Иначе нагрев обрабатываемой детали выше оптимальной температуры резания приведет к изменению структуры металла (закалке или нормализации) после охлаждения детали, а также к перегреву инструмента и снижению его стойкости. При этом температура обрабатываемой детали падает до значений, которые существенно ниже оптимальной температуры резания (за счет интенсивного испарения жидкой фазы СОТС). Это позволяет гарантированно не допустить перегрева инструмента. При этом снижается эффективность резания, так как оно осуществляется при температуре детали существенно ниже оптимальной.

В данном способе решается задача регулирования температуры обрабатываемой детали. Величину потока распыленной жидкости, подаваемого на обрабатываемую деталь, изменяют в зависимости от температуры детали таким образом, чтобы она не превышала оптимальную температуру резания, при которой происходит разупрочнение детали.

При этом на поверхность инструмента за пределами пятна контакта ионизированного газового потока подается дополнительный поток распыленной жидкости для обеспечения минимальной температуры инструмента.

В результате реализации данного способа решается техническое противоречие. Температура детали не превышает оптимальную температуру резания. При этом повышение температуры детали осуществляется за счет тепла, образующегося в зоне резания, то есть за счет внутреннего источника тепла. В результате такого разогрева обрабатываемой детали не происходит изменение механических свойств металла после охлаждения детали. Инструмент охлаждается отдельным потоком распыленной жидкости, что позволяет поддерживать его температуру значительно ниже, чем температура обрабатываемой детали и тем самым повысить его стойкость.

Способ поясняется чертежами: на фиг. 1 показано устройство, реализующее данный способ, (продольный разрез), на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

На чертежах показаны обрабатываемая деталь 1 (фиг. 1), инструмент (фреза) 2, корпус 3 устройства подачи ионизированного газа с каналами подачи газа в зону резания 4 и 5 (фиг. 2), ионизатор с положительным цилиндрическим электродом 6 (фиг. 1) и соосным ему отрицательным игольчатым электродом 7, подключенные к электрическому источнику питания 8, сопло подачи распыленной жидкости на обрабатываемую деталь 9, сопло подачи распыленной жидкости на инструмент 10, источник распыленной жидкости 11, устройство управления температурным режимом 12, к которому подключены блок задания температуры 13, датчик температуры 14, управляемая задвижка 15, блок подачи сжатого воздуха 16 и электрический источник питания 8.

Воздух из блока подачи сжатого воздуха 16 поступает в ионизатор с электродами 6 и 7, установленный на входе в корпус 3 устройства подачи ионизированного газа. В электрическом поле коронного разряда происходит ионизация потока воздуха. Полученный ионизированный воздух поступает через каналы 4 и 5 (фиг. 2) в зону резания и осуществляет смазывающую функцию СОТС. Охлаждение инструмента 2 (фиг. 1) осуществляется подачей распыленной жидкости от источника 11 через сопло 10.

В процессе механической обработки температура детали 1 передается датчику 14. По мере нагрева обрабатываемой детали 1 до оптимальной температуры (в диапазоне 550-600°С в зависимости от материала инструмента и обрабатываемой детали), установленной в блоке задания температуры 13, устройство управления 12 выдает сигнал на управляемую задвижку 15, которая открывает магистраль подачи распыленной жидкости через сопло 9. Далее расход распыленной жидкости через сопло 9 регулируется задвижкой 15 по сигналу устройства управления 12, поддерживая оптимальную температуру детали 1.

Подаваемый в устройство управления 12 сигнал от датчика температуры 14 является обратной связью устройства управления температурным режимом, начальные установки которого осуществляются оператором через блок задания температуры 13. Таким образом, система управления температурным режимом является замкнутой одноконтурной стабилизирующей системой с отрицательной обратной связью по температуре.

В результате реализации предлагаемого способа в рассмотренном устройстве обеспечивается оптимальная подача охлаждающего компонента СОТС в процессе механической обработки деталей. Путем регулирования подачи распыленной жидкости на поверхность обрабатываемой детали обеспечивается ее оптимальная температура для механической обработки, когда деталь становится достаточно пластичной и не происходит изменения механических свойств металла после охлаждения детали. Охлаждение именно распыленной жидкостью позволяет точнее регулировать ее расход и тем самым более точно поддерживать температуру обрабатываемых деталей. При этом разогрев деталей обеспечивается не внешним источником тепла, а за счет тепла, образующегося в зоне резания, что исключает необходимость некоторого перегрева обрабатываемых деталей. Охлаждение режущего инструмента осуществляется отдельно для обеспечения его минимально возможной в данных условиях температуры, что обеспечивает максимальную стойкость инструмента. Таким образом, за счет раздельного и регулируемого охлаждения обрабатываемой детали и режущего инструмента обеспечивается повышение эффективности процесса обработки резанием.

Способ подачи смазочно-охлаждающих технологических средств, включающий подачу в зону резания ионизированного в поле коронного разряда газового потока с температурой 40–80°С, подачу на поверхность обрабатываемой детали потока распыленной жидкости, причем пятно контакта потока распыленной жидкости с поверхностью обрабатываемой детали расположено за пределами пятна контакта ионизированного газового потока, отличающийся тем, что величину потока распыленной жидкости изменяют в зависимости от температуры детали и поддерживают ее не более значения оптимальной температуры резания для данной пары материалов инструмента и обрабатываемой детали, при этом на поверхность инструмента подают дополнительный поток распыленной жидкости и его величину устанавливают из условия обеспечения минимально возможной температуры инструмента.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу металлорежущей обработки и может быть использовано в машиностроении. Для повышения эффективности процесса обработки металлов резанием, снижения негативного влияния смазочно-охлаждающих жидкостей на здоровье рабочих и окружающую среду в качестве жидкости для снижения трения между режущим инструментом и заготовкой или стружкой и/или для охлаждения режущего инструмента, заготовки, державки режущего инструмента и стружки, используют водную вытяжку одного или смеси нескольких видов лекарственных растений.

Изобретение относится к способу резки детали, содержащей армированный волокнами композиционный материал, включающему этап резки материала детали режущим инструментом для образования в материале детали сквозного паза.

Изобретение относится к области металлообработки и может быть использовано на операциях лезвийной обработки коррозионно-стойких аустенитных сталей. Способ охлаждения включает формирование жидкостно-воздушной смеси путем смешивания сжатого воздуха с технологической жидкостью с образованием турбулентного вихревого потока, который разделяют на холодную осевую часть, которую направляют в зону резания, и горячую периферийную часть, которую отводят в атмосферу, при этом жидкостно-воздушную смесь ионизируют путем мелкодисперсного аэрозольного распыления в осевой части потока.

Изобретение относится к области металлообработки и может быть использовано в конструкциях держателей обрабатывающего инструмента, устанавливаемого в шпиндель станка.

Способ включает подачу в зону резания смазочно-охлаждающего технологического средства в виде газового потока с микродозами дистиллированной воды в количестве 0,05-4,5 г/час при температуре от 0 до минус 20°С, активированного посредством электрических разрядов коронирующего электрода устройства активирования.

Изобретение относится к области высокоскоростной механической обработки деталей на оборудовании с ЧПУ. Управление охлаждением режущего инструмента включает измерение температуры в зоне резания посредством датчика температуры, сравнение измеренной температуры с заданным значением, а при их несовпадении посредством микроконтроллера с помощью соответствующих нечетких правил управления путем перерасчета напряжения, подаваемого на управляющий элемент, выполненный в виде полевого транзистора, изменяют силу тока, протекающего через термоэлемент, который выполнен в виде элемента Пельтье и установлен с возможностью охлаждения режущего инструмента.

Режущий инструмент содержит внутреннюю систему подачи жидкости к режущему инструменту. Режущий инструмент содержит корпус инструмента и головку для подачи жидкости, присоединенную к корпусу посредством сплошного соединительного элемента с непрерывной наружной резьбой.

Изобретение относится к области станкостроения. Штревель для соединения инструментодержателя с цангой в шпинделе станка с ЧПУ содержит корпус для установки инструментодержателя, имеющий продольный проход для подачи охладителя, который имеет возможность соединения с полостью корпуса, уплотнительное кольцо, установленное между концом продольного прохода и упомянутой полостью, пружину, установленную в полости, и шарик, находящийся в контакте с пружиной.

Группа изобретений относится к машиностроению и может быть использована при обработке шлифовальными или другими инструментами на станах с полым шпинделем. Переходное устройство содержит входное отверстие в своей первой части для соединения с центральным проходом вала, по меньшей мере одно выходное отверстие во второй своей части, которая выступает в радиальном направлении за первую часть и предназначена для удерживания инструмента, соединительное средство для крепления переходного устройства и распределяющий текучую среду проход, соединяющий впускное отверстие по меньшей мере с одним выходным отверстием так, что смазочно-охлаждающая эмульсия подается к инструменту через по меньшей мере одно выходное отверстие переходного устройства.

Группа изобретений относится к машиностроению и может быть использована при бурении отверстий в бетоне или камне с подачей охлаждающей жидкости в бурильную часть бура.

Способ включает линейное перемещение лазера с постоянной мощностью, а также длиной волны под углом наклона к обрабатываемой поверхности заготовки в пределах от 75 до 80° в виде сфокусированного светового пятна.

Способ включает предварительный локальный электроконтактный нагрев заготовки по винтовой траектории внешним источником тепла с регулируемой температурой до достижения в срезаемом слое температуры фазового перехода с последующим охлаждением и срезанием припуска.

Способ включает придание заготовке вращательного движения с частотой вращения Гц, смещенной от частоты собственных колебаний Гц технологической системы станка. Предварительно измеряют волнистость поверхности заготовки в её поперечном сечении, частоту вынужденных колебаний выбирают как взаимно простое число с частотой собственных колебаний, а частоту вращения заготовки определяют по приведенной формуле в зависимости от номинального диаметра заготовки и шага волн на её поверхности.

Устройство содержит датчик, подключенный ко входу формирователя импульсов электрического тока, выходы которого предназначены для соединения через подвижный токоподвод, установленный на шпинделе передней бабки, с заготовкой в патроне, и - через токоподвод для соединения с резцом.

Изобретение относится к области обработки материалов резанием и может быть использовано для сверления полимерных композиционных материалов. Способ включает обработку заготовки, которую фиксируют неподвижно, а сверлу сообщают вращение и осевое перемещение.

Способ включает использование установленного в шпиндельной бабке устройства с механизмом зажима обрабатываемой детали, включающим зажимную цангу и упор с направляющей втулкой, продольного суппорта с поворотной многопозиционной револьверной головкой с центральным отверстием и гнездами для установки державки с заталкивателем деталей, включающим корпус, внутри которого с возможностью вращения установлена оправка с цангой и размещенным внутри ловителем, спрофилированным по форме детали.

Способ включает построение графика температурной зависимости структурно-чувствительной характеристики режущей пластины по результатам кратковременных испытаний в диапазоне от 400 до 1000°С и определение на нем характерного участка, соответствующего интервалу температур максимальной работоспособности.

Способ заключается в том, что ток подводят импульсами, регулируют длительность и частоту в зависимости от условий обработки и синхронизируют их с фазой упругопластического деформирования металла в зоне резания обрабатываемой заготовки.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при фрезеровании шлицевых и шпоночных пазов на внутренней поверхности втулок на токарных станках.

Изобретение относится к машиностроению, обработке материалов резанием, и может быть использовано при сверлении высокопрочных и труднообрабатываемых материалов. Способ включает предварительный подогрев обрабатываемой заготовки до температуры, обеспечивающей экстремальное повышение ее пластичности в зоне обработки, который осуществляют направленным потоком лазерного излучения высокой плотности с распределением температуры в зоне обработки по закону Гаусса при помощи источника лазерного излучения с оптической системой.

Способ включает подачу в зону резания ионизированного в поле коронного разряда газового потока с температурой 40–80°С, подачу на поверхность обрабатываемой детали потока распыленной жидкости, причем пятно контакта потока распыленной жидкости с поверхностью обрабатываемой детали расположено за пределами пятна контакта ионизированного газового потока. Величину потока распыленной жидкости изменяют в зависимости от температуры детали и поддерживают ее не более значения оптимальной температуры резания для данной пары материалов инструмента и обрабатываемой детали. При этом на поверхность инструмента подают дополнительный поток распыленной жидкости и его величину устанавливают из условия обеспечения минимально возможной температуры инструмента. Достигается повышение эффективности процесса обработки резанием за счет обеспечения оптимальной температуры резания для повышения стойкости инструмента. 2 ил.

Наверх