Способ механической обработки с нагревом срезаемого слоя

 

Изобретение относится к машиностроению. Целью изобретения является повышение качества обрабатываемой поверхности за счет равномерного распределения нагрева срезаемого слоя. 8 качестве 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.17 18 15 16 3елс•vl ioю го

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5ц5 В 23 В 1/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

8 та л (21) 4807651/08 (22) 29.03.90 (46) 07.02.92. Бюл. М 5 (71) Уфимский авиационный институт им.

Серго Орджоникидзе (72) Е.К. Липатов (53) 621.941.1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 588062, кл. В 23 В 1/00, 1978. (54) СПОСОБ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ С НАГРЕВОМ СРЕЗАЕМОГО СЛОЯ (57) Изобретение относится к машиностроению. Целью изобретения является повышение качества обрабатываемой поверхности за счет равномерного распределения нагрева срезаемого слоя, В качест,, SU 1710192 А1 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.

1710192

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

*=(,„, ) (-,. г — д у-;:р("(,— (;.((=- ° где ар, С, — коэффициенты температуропроводности, удельной теплоемкости, плотности обрабатываемого материала соответственно, NU — средняя.по времени действия мощность импульсного разряда, зависящая от формы разряда; а, ñÚ вЂ” температурный коэффициент линейного расширения и предел прочности обрабатываемого материала;

Š— модуль Юнга;

v — коэффициент Пуансона;

n — 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 — 40 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. B результате этого качество обработанной по5 верхности повышается.

При нагреве срезаемого слоя посредством трения диэлектрического покрытия о поверхность слоя температура нагрева по ширине и глубине имеет значительное раз10 личие. B зоне йаружной поверхности детали температура нагрева имеет максимальное значение, а в зоне контакта наружной поверхности диэлектрического покрытия с обрабатываемой поверхностью детали

15 температура нагрева будет минимальная.

Такое различие в распределении температуры нагрева по ширине и глубине срезаемого слоя объясняется неодинаковой шириной контакта срезаемого слоя с диэлектриче20 ским покрытием электрода. Это различие выражается формулой р ч ы

С у бЧ VK (2) где TT — повышение температуры нагрева

25 срезаемого слоя за счет трения диэлектрического покрытия о его(поверхность;

Р— сила давления электрода к поверхности детали;

V — линейная скорость диэлектрическо30 ro покрытия;

f — коэффициент трения; с, y — удельная теплоемкость и плотность обрабатываемого материала;

dV — объем срезаемого слоя;

35 dl — ширина контакта диэлектрического покрытия с обрабатываемой поверхностью детали.

При нагреве детали посредством электрических разрядов распределение темпера40 туры нагрева по ширине и глубине срезаемого слоя имеет противоположное направление по отношению к распределению температуры нагрева при воздействии трения шлифовального круга о поверхность

45 срезаемого слоя. Максимальная температура нагрева при пропускании электрических разрядов имеет место в зоне срезаемого слоя, смежной с наружной поверхностью электрода, а ее минимальное значение — на

50 наружной поверхности детали. Это обусловлено тем, что ток разряда в зоне, смежной с наружной поверхностью электрода, имеет большую плотность из-за малой площади соприкосновения и краевых эффектов.

55 Указанные негативные явления ведут к тому, что в срезаемом слое образуются зоны . с низкой температурой нагрева с недостаточной степенью разупрочнения. B результате этого снижается стойкость режущего

1710192

30

40

50

55 инструмента, качество обработанной поверхности, выражающееся в образовании трещин, структурных изменений в зоне пропускания тока разряда максимальной плотности. Введение совместного нагрева

/ срезаемого 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 имеются 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  — центральн ый 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 образом.

Обрабатываемую деталь приводят во вращение с частотой й)д, 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 ob . 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 30407; 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 и

1710192 электрическими разрядами приведено в таблице для износостойкого сплава.

Как видно из таблицы, оптимальное соотношение температур нагрева при обработке детали, наплавленной износостойким покрытием из стеллита, находится в пределах 30-40%. После нагрева определенной зоны срезаемого слоя посредством трения пропускаютэлектрические импульсные разряды между неизолированной покрытием 9 частью электрода 8 и зоной срезаемого слоя, смежной с неизолированной зоной электрода 8, центральный угол которой соответствует углу О. При пропускании электрических разрядов температура срезаемого слоя повышается на величину

Тр, которая определяется по формуле

Тр =Тс Тт, (3) где Т, — требуемая температура нагрева срезаемого слоя;

TT — повышение температуры срезаемого слоя при воздействии трения покрытия 9 о поверхность срезаемого слоя, Пример 1. Проводят механическую обработку с нагревом срезаемого слоя посредством трения силового шлифовального круга. В качестве детали принят вал с наплавленным износостойким покрытием из стеллита, Размеры вала: наружный диаметр

90 мм, длина вала 600 мм, Обработку производят при следующих параметрах, скорость вращения детали V =

0,45 м/с; величина подачи S = 0,2 мм/об; глубина резания (ширина срезаемого слоя) = 3 мм; скорость вращения шлифовального круга V» = 36 м/с; температура нагрева срезаемого слоя Тс = 720 С; время обработки детали (машинное) tg =- 32 мин; шероховатость обрабатываемой поверхности R, = 12 мкм; стойкость режущего инструмента T!4 =

78 мин.

На обрабатываемой поверхности детали образуются трещины и структурные изменения, прижоги.

Пример 2, Проводят механическую обработку детали, материал и размеры которой приведены в примере 1, с нагревом посредством трения и электрических разрядов. Обработку проводят при следующих параметрах: скорость вращения детали V> =

0,62 м/с; величина подачи S = 0,2 мм/об; глубина резания (ширина срезаемого слоя) т = 3 мм; скорость вращения электрода V» =

31 мlс, температура нагрева срезаемого слоя Тс = 780 С; T> — повышение температуры нагрева срезаемого слоя посредством трения TT = 270 С; повышение температуры нагрева срезаемого слоя посредством электрических разрядов T> = 510 С; напряжение между электродом и нагреваемой поверхностью срезаемого слоя U = 23 В; сила тока

5 разряда lp = 820 А; время действия разряда

r = 0,005 с; длительность паузы между разрядами t = 0,01 с; время обработки детали

t< = 21 мин; стойкость режущего инструмента Ти = 127 мин; шероховатость обрабатыва10 емой поверхности 4 =- 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, отличающийся 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 диэ25 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 е =(— ) (— )2/(1 т ), 4Ле!о n;;t> c у(! — >) л бе

40 где ао — коэффициент температуропроводности;

С вЂ” коэффициент удельной теплоемко. сти; у — коэффициент плотности;

45 N!! — средняя по времени действия мощность импульсного разряда; а! — температурный коэффициент расширения;

E — модуль Юнга

50 и — коэффициент Пуансона, п — коэффициент запаса прочности; оь — предел прочности обрабатываемого материала;

TT — температура от трения поверхности

55 детали с диэлектрическим покрытием электрода.

17-1 О192

I

I (- -(с г Л l6

} гс:= . ! } }

Jude

2 Ы -5 г.

1 !

1710192

Составитель Д,Кутепов

Техред М.Моргентал Корректор М,Демчик

Редактор С.Пекарь

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

Заказ 293 Тираж Подписное

БНИИПИ Государственного комитета па изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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