Способ механической обработки плоских деталей в процессе автоматической наплавки
Изобретение может быть использовано при обработке деталей из труднообрабатываемых материалов. Вращающийся режущий инструмент располагают на расстоянии от электрода. Значение угла наклона режущей кромки инструмента к наплавленной поверхности выбирают из условия обеспечения попадания стружки в зону сварочной ванны. Скорость резания задают с учетом траектории полета стружки. Препятствуют вылету стружки за зону сварочной ванны посредством желоба. Способ обеспечивает эффективность процесса за счет исключения выхода металла в отходную стружку при механической обработке наплавленного слоя. 2 ил.
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при изготовлении или восстановлении деталей машин и инструмента в процессе автоматической наплавки, преимущественно труднообрабатываемыми материалами.
Известен способ механической обработки материалов [1] с подогревом в зоне резания, осуществляемым электрической дугой под слоем флюса. Однако известный способ не предполагает совмещения операций подогрева с нанесением покрытия, не обеспечивает безотходности производства. Известен способ [2] механической обработки плоских деталей, в процессе автоматической наплавки, наиболее близкий по своей технической сути (прототип), в соответствии с которым режущему инструменту, находящемуся на расстоянии от наплавочного электрода, определяемом временем остывания наплавки до оптимальной для резания температуры, сообщают движение, согласованное с перемещением относительно детали наплавочного электрода. При этом в процессе обработки наплавочному электроду и инструменту сообщают относительное дугообразное движение с максимальной выпуклостью посредине наплавляемой полосы. При этом можно отметить следующий недостаток: - стружка поступает в отходы и смешивается с флюсом при наплавке. Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности процесса за счет исключения выхода металла в отходную стружку при механической обработке наплавленного слоя. Поставленная задача достигается тем, что в способе механической обработки плоских деталей в процессе автоматической наплавки обработку наплавленной поверхности ведут вращающимся режущим инструментом, а обрабатываемая деталь совершает поступательное движение относительно электрода и обрабатывающего инструмента. Режущую кромку инструмента располагают под углом![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/969.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/36/363241.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/36/363242.gif)
- одновременно с наплавкой ведут обработку режущим инструментом;
- режущий инструмент совершает вращательное движение;
- деталь совершает поступательное движение. Существенными признаками технического решения, обладающими новизной являются:
- режущую кромку инструмента располагают под углом
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/969.gif)
- значение угла наклона режущей кромки определяют из выше указанного выражения (1);
- скорость резания при обработке задают так, чтобы длина дуги траектории полета стружки соответствовала расстоянию от режущего инструмента до зоны сварочной ванны;
- значение скорости резания определяют из выше указанного выражения (2);
- используют желоб, препятствующий вылету стружки за зону сварочной ванны. Математическое выражение (2) выведено из условий полета стружки. Рассматривая дифференциальное уравнение полета стружки под действием постоянной силы тяжести получаем, что дальность полета стружки зависит от начальной скорости движения и угла вылета
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/945.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/36/363243.gif)
Отсюда учитывая условие, что инструмент совершает вращательное движение и в зависимости от массы стружки и инструмента вывели, что значение скорости резания определяется в соответствии со следующим выражением:
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/36/363244.gif)
Угол вылета
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/945.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/36/363245.gif)
Конечное выражение для определения скорости резания выглядит в следующем виде:
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/36/363246.gif)
Изобретение поясняется чертежами (фиг. 1 и 2), на котором изображены вид сверху (фиг. 1) способа механической обработки плоских деталей в процессе автоматической наплавки и разрез по А-А (фиг. 2). На чертеже показаны режущий инструмент 1, совершающий вращательное движение, желоб 2, препятствующий вылету стружки 3 за зону сварочной ванны 4, электрод 5 и наплавляемая деталь 6, а также угол наклона режущей кромки
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/969.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/36/363247.gif)
где x - расстояние от источника тепла до изотермы кристаллизации (равен 16 мм);
T - температура плавления материала наплавки (1300oC);
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/955.gif)
Vн - скорость наплавки. После подстановки численных значений и подсчета результатов определили, что температуропроводность
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/945.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/945.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/36/363248.gif)
Угол наклона режущей кромки составил:
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/36/363249.gif)
Экспериментально установлено, что при данных значениях скорости резания и угла наклона режущей кромки и благодаря желобу, препятствующему вылету стружки за зону сварочной ванны более 90% стружки попало в зону сварочной ванны и было переплавлено в ней за счет аккумулированного тепла сварочной ванны. Обработку вели твердосплавным инструментом. В идентичных условиях осуществляли обработку наплавки в точках врезания с температурой 600, 800, 1000oC и твердостью соответственно 28 HRCЭ, 18 HRCЭ и менее. Во всех случаях износ инструмента был больше, чем при твердости 20 HRCЭ с температурой обрабатываемого металла 700oC. Это подтверждает правильность выбора твердости наплавленного металла в точке врезания для малолегированных сталей. Технико-экономические преимущества способа по сравнению с аналогом и прототипом заключается в следующем:
- проявляется эффект безотходности за счет переплава стружки в наплавочной ванне;
- повышается стойкость инструмента за счет снижения механической прочности срезаемого металла;
- способ позволяет проводить обработку наплавленного металла с высокой твердостью. Литература
1. Авт. св. N 421429, B 23 B 1/00, 1972. 2. Авт.св. N 1098664, B 23 B 1/00, 1984. 3. Рыкалкин Н. Н. Процессы распространения тепла при дуговой сварке. Часть 1. М.-Л.: АН СССР, 1947, - 271 с. 4. Авт. св. N 1146166, B 23 K 28/00, 1982.
Формула изобретения
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/969.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/36/363250.gif)
где B - ширина наплавленного слоя;
l - расстояние от режущего инструмента до зоны сварочной ванны,
а также значение скорости резания V в соответствии с выражением
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/36/363251.gif)
где mстр - масса элемента стружки;
mф и Rф - соответственно масса и радиус режущего инструмента;
t - глубина резания,
при этом препятствуют вылету стружки за зону сварочной ванны посредством желоба.
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2