Комплексные способы эффективной обработки резанием - Ермаков Ю.М.
ISBN 5-217-03160-3
Скачать (прямая ссылка):
Искусственный нагрев резца рекомендуется при скоростях резания, сопровождающихся наростообразованием. В интервале скоростей резания 35 ... 95 м/мин нагрев инструмента до 510 °С существенно снижает интенсивность износа - в 3,8 раза при скорости резания 35 м/мин по сравнению с точением без нагрева резца. Однако с увеличением скорости более 115 м/мин интенсивность износа нагретого резца будет больше, чем холодного.
Температура Эн искусственного нагрева выбирается с учетом температуры А0, образующейся при резании нагретого металла: 6„ = 0Р - А0,
192 КОМБИНИРОВАННЫЕ СПОСОБЫ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
где Эр - оптимальная температура резания нагретого металла. С ростом скорости резания А0 возрастает, а температура искусственного нагрева 0Н понижается.
Пермским политехническим институтом и ПО «Уралмаш» разработан способ пропорционального распределения теплоты между работой резания и искусственным нагревом при шлифовании заготовок с неравномерным припуском [4]. Устройство включает шлифовальный круг /, заготовку 2, плазмотрон З (ПВР403-04), генератор 4, устройство сдвига времени 5, блок сравнения 6 установленной мощности Руст с фактической Рф и датчик 7 фактической мощности (см. рис. 6.6, б).
В блоке сравнения задается суммарная мощность Руст, расходуемая на шлифование и питание плазмотрона. Фактическая мощность при шлифовании, равная разности мощности привода P и мощности холостого хода Px, измеряется датчиком и поступает в блок сравнения. Из блока сравнения сигнал, пропорциональный разности РуС1 - Рф, поступает в запоминающее устройство и с выдержкой времени At на регулятор мощности плазмотрона.
Система реализована на круглошлифовальном станке мод. ЗА 164А при шлифовании валов из стали 9Ж диаметром 400 и длиной 1500 мм. Шлифовальный круг ЗЗА40СМ2 500 х 50 х 50, скорость шлифования 30 м/с, частота вращения заготовки 27 мин"1. Скорость продольного движения подачи 500 мм/мин. Припуск на сторону колеблется от 0 до 0,1 мм. Соответственно изменяется фактическая мощность резания от 0 до 12 кВт. К изменению мощности резания адаптируется мощность плазмотрона ПВР403-04 от 0 до 12 кВт. Этот способ адаптивного подогрева повышает качество и точность шлифованной поверхности и в целом уменьшает расход энергии.
Эффективность предварительного нагрева оценивается сравнением суммарной энергии на резание Ерн и нагрев En с энергией E9 холодного резания: ?рн + Ен < Ер.
Пример. При обработке заготовки из стали 30Х ЮГ ЮЛ твердосплавным резцом из сплава Т14К8 со скоростью резания 0,8 м/с, подачей 0,3 мм/об, глубиной резания 1 мм использовался электроконтактный подогрев от трансформатора PHO 250-5 (см. рис. 6.6, в). Напряжение 1,5 ... 2 В, сила тока 100 А. Энергия на нагрев в единицу времени с учетом потерь составляет En = 200 Вт, энергия на резание при температуре 9р = 800 °С ?р„ = F1 v = 2400 Вт.
Энергия на резание без подогрева со скоростью 0,5 м/с при одинаковой стойкости резца 30 мин равна ?р = 3500 Вт. Энергозатраты резания с подогревом составляют ?рн + ?„=2600 Вт, что в 1,35 раза меньше обычного.
КОМБИНИРОВАННЫЕ СПОСОБЫ ПО ВИДУ ВОЗДЕЙСТВИЯ 193
Электроконтактная обработка является разновидностью термической и основана на механическом разрушении или формоизменении металлических поверхностей, нагретых электрическим током (рис. 6.6, д). При этом способе в месте контакта двух токопроводящих поверхностей электрода-инструмента (ЭИ) / и заготовки 2 выделяется теплота вследствие прохождения электрического разряда через зону повышенного сопротивления.
Разрушение поверхности заготовки происходит при напряжении свыше 10 В (до 20 ... 22 В) и силе рабочего тока 5000 А в результате электродугового процесса - возникновения множества микродуг в месте контакта микронеровностей поверхностей электродов (инструмента и заготовки). Источниками питания служат трансформаторы с жесткой характеристикой или выпрямители; могут быть использованы также сварочные агрегаты, их устанавливают на токарных, фрезерных и других станках. Вращающийся с круговым движением подачи Ds дисковый ЭИ
подводит ток и удаляет размягченный металл (см. рис. 6.6, д). Вибрации при резании способствуют образованию множества прерывистых контактов, необходимых для дуговых разрядов. Для обтачивания, растачивания и подрезки торцов используют чашечные ЭИ из серого чугуна диаметром 150 ... 350 мм и высотой 60 ... 90 мм, а для отрезки - дисковые ЭИ из Ст.З.
Основной особенностью электроконтактной обработки является высокая производительность процесса - до 3000 мм3/с при низком качестве обработки шероховатости поверхности Rz = 20 ... 80 мкм. На заготовках из твердых сплавов и закаленных сталей наблюдаются микротрещины до 0,3 ... 0,5 мм. Во всех случаях отмечаются наплывы на кромках обработанной поверхности.
На Краснодарском станкозаводе им. Г.М. Седина на базе серийных карусельных станков моделей 1516 и 1Л532 выпускают электроконтактные карусельные станки моделей МЭ301, МЭ303, оснащенные специальными источниками технологического тока. Такой источник тока мощностью 120 кВт при шестиступенчатом регулировании напряжения в пределах 12 ... 48 В обеспечивает на шпинделе ЭИ ток силой 250 ... 2500 А. Производительность обработки практически пропорциональна подводимой мощности и составляет при черновой обработке 0,5 кг/мин, при чистовой - до 0,01 кг/мин. Глубина слоя, снимаемого за один рабочий ход при черновом точении, 8 ... 10 мм; подача 1 ... 1,4 мм/об. Скорость заготовки 10,5 м/мин, рабочее напряжение 22 ... 35 В, сила тока 500 ... 1500 А. Сила прижима ЭИ к заготовке в десятки раз меньше, чем при резании. Отходы металла представляют собой оплавившиеся гранулы диаметром 0,5 ... 8 мм и удобны для дальнейшей переработки.
