SU1763092A1 - Method of machining with heating - Google Patents

Abstract

Способ механической обработки с нагревом . Применение1 металлообработка, в частности механическа  обработка труднообрабатываемых материалов. Сущность изобретени : импульсные электрические разр ды одновременно пропускают в двух зонах: между катодом 2 и деталью 7 и между деталью 7 и анодом 3, врем  следовани  разр дов выбирают равным времени поворота детали на угол 0 , соответствующий длине дуги, равной суммарной длине зон, нагретых до заданной температуры во врем  действи  электрических разр дов 2 ил. VJ О CJ о ю ю The method of machining with heating. Application1 metal working, in particular, mechanical processing of difficult-to-cut materials. SUMMARY OF THE INVENTION: Pulsed electric discharges are simultaneously passed in two zones: between cathode 2 and part 7 and between part 7 and anode 3, the time of discharge of the bits is chosen equal to the time of the part turning by the angle 0, corresponding to the arc length equal to the total length of the zones heated to a predetermined temperature during the action of electric discharges 2 sludge. VJ About CJ o th

Description

Изобретение относитс  к области металлообработки , в частности к механической обработке труднообрабатываемых материалов и может быть использовано в производстве деталей авиационной, химической и инструментальной отраслей промышленности , а также при обработке деталей наплавленных износостойкими покрыти ми .The invention relates to the field of metalworking, in particular to the machining of hard-to-machine materials and can be used in the manufacture of parts for the aviation, chemical and instrumental industries, as well as in the processing of parts welded with wear-resistant coatings.

Известен способ нагрева деталей плазменной дугой, который обеспечивает по сравнению с электроконтактным нагревом более высокую скорость нагрева, в особенности при обработке деталей с большими припусками на обработку.There is a known method of heating parts with a plasma arc, which provides a higher heating rate compared with electrocontact heating, especially when processing parts with large allowances for processing.

Однако известный способ плазменного нагрева обеспечивает низкую скорость нагрева при выполнении получисто&хы и чистовых операци х из-за малой площади нагреваемой поверхности. Кроме того, на этих операци х происходит высокий процент отхода деталей в брак из-за нарушени  структуры обрабатываемой поверхности детали и ее перегрева.However, the known method of plasma heating provides a low heating rate when performing semi-clean & chi and finishing operations due to the small area of the heated surface. In addition, these operations result in a high percentage of waste parts in the scrap due to the violation of the structure of the workpiece surface and its overheating.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  известный способ механической обработки, при котором нагрев срезаемого сло  производ т электрическими разр дами, и последующее удаление нагретого сло  режущим инструментом.The closest in technical essence and the achieved result is a well-known method of mechanical processing, in which the heated layer is heated by electric discharges, and the subsequent removal of the heated layer by a cutting tool.

Указанный способ позвол ет повысить производительность обработки при черновых и обдирочных операци х механической обработки. Однако, известному способу свойственны следующие недостатки.This method improves processing performance during roughing and roughing machining operations. However, this method has the following disadvantages.

Мала  производительность обработки из-за низкой скорости нагрева срезаемого сло  при чистовых и получистовых операци х , низкий коэффициент полезного действи  из-за пропускани  тока через основную массу детали; необходимость в устройстве дл  подвода электрического тока к обрабатываемой детали, что значительно усложн ет конструкцию приспособлени  дл  базировани  обрабатываемой детали, а низка  электробезопасность из-за подвода электрического тока к обрабатываемой детали .The processing performance is low due to the low heating rate of the layer being cut off during finishing and semi-finishing operations, low efficiency due to the passage of current through the main mass of the part; the need for a device for supplying electric current to the workpiece, which significantly complicates the design of the base device for the workpiece, and low electrical safety due to the supply of electric current to the workpiece.

Цель изобретени  - повышение производительности обработки детали.The purpose of the invention is to improve the performance of part processing.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в способе, содержащим пропускание электрических разр дов между электродом и де- талью и удаление нагретого сло , электрические импульсные разр ды одновременно пропускают в двух зонах между отрицательным электродом (катодом) и смежным с ним участком детали и между анодом и обрабатываемой поверхностьюThe goal is achieved by the fact that in the method containing the transmission of electric discharges between the electrode and the part and the removal of the heated layer, electric pulse discharges are simultaneously transmitted in two zones between the negative electrode (cathode) and the part adjacent to it and surface to be treated

детали. Врем  следовани  однозначных разр дов выбирают равным временем поворота детали на угол, соответствующий длине дуги, котора  содержит суммарную длинуthe details. The time of unambiguous discharges is chosen equal to the time of rotation of the part by an angle corresponding to the length of the arc, which contains the total length

зон, нагретых до заданной температуры во врем  действи  электрических разр дов.zones heated to a given temperature during the action of electrical discharges.

Дл  осуществлени  предлагаемого способа механической обработки катод и анод соедин ют с соответствующими полюсамиTo implement the proposed method of mechanical processing, the cathode and the anode are connected with the corresponding poles.

0 источника импульсного тока, а величину напр жени  между элзектродами выбирают из услови  генерировани  электрических импульсных разр дов между двум  электродами и обрабатываемой поверхностью дета5 ли. При этом отрицательные зар ды на обрабатываемой поверхности детали в зоне , смежной с катодом под действием электрического пол , создаваемого катодом, удал ютс  в зону смежную с анодом, что0 of the pulse current source, and the voltage between the electrodes is chosen from the condition of generating electrical pulse discharges between the two electrodes and the surface being treated. At the same time, negative charges on the workpiece surface in the zone adjacent to the cathode under the action of the electric field created by the cathode are removed to the zone adjacent to the anode, which

0 способствует образованию электрических разр дов между катодом и обрабатываемой поверхностью детали и между указанной поверхностью детали и анодом. При этом электрический ток к обрабатываемой дета5 ли не подводитс , а электрические зар ды (электроны) перемещаютс  по обрабатываемой поверхности детали и концентрируютс  в зоне, смежной с анодом. Отсутствие тока, протекающего по основной массе де0 тали, ведет к отсутствию ее нагрева, а следовательно , к повышению коэффициента полезного действи  электрических разр дов . При этом отпадает необходимость в устройстве дл  подвода электрического то5 ка к обрабатываемой детали, что значительно повышает электробезопасность выполнени  механической обработки.0 contributes to the formation of electrical discharges between the cathode and the workpiece surface and between the specified workpiece surface and the anode. At the same time, electric current is not supplied to the workpiece, and electric charges (electrons) move along the workpiece surface and are concentrated in the zone adjacent to the anode. The absence of current flowing through the main part of the distance leads to the absence of its heating, and, consequently, to an increase in the efficiency of electrical discharges. This eliminates the need for a device for supplying electrical current to the workpiece, which significantly increases the electrical safety of the mechanical treatment.

Одновременно пропускание электрических импульсных разр дов в двух зонах:At the same time, the transmission of electrical pulse discharges in two zones:

0 между катодом и деталью, и обрабатываемой поверхности детали и анодом по сравнению с пропусканием разр дов в одной зоне: между катодом и анодом - деталью обеспечивает повышение производитель5 ности обработки за счет повышени  скорости нагрева в двух зонах с малым интервалом времени между разр дами.0 between the cathode and the workpiece, and the workpiece surface and the anode compared to the transmission of the discharges in one zone: between the cathode and the anode - the part increases the productivity of the treatment by increasing the heating rate in two zones with a small time interval between the discharges.

На фиг. 1 изображена схема осуществлени  способа обработки; на фиг. 2 - вид АFIG. 1 shows a flowchart of the processing method; in fig. 2 - view A

0 на фиг. 1,0 in FIG. one,

Устройство дл  осуществлени  предлагаемого способа механической обработки содержит корпус 1, катод 2, анод 3, шиноп- роводы 4, 5, источник импульсного электри5 ческого тока 6, деталь 7, режущий инструмента 8. На корпусе 1, изготовленного из токонепровод щих материалов, установлены два электрода, один из которых  вл етс  катодом 2, а другой - анодом 3. Посредством шинопроводов 4, 5 электродыA device for carrying out the proposed method of machining comprises a housing 1, a cathode 2, an anode 3, busbars 4, 5, a source of pulsed electric current 6, part 7, a cutting tool 8. On the housing 1 made of non-conducting materials, two electrode, one of which is the cathode 2, and the other is the anode 3. Through busbars 4, 5 electrodes

2, 3 соединены с соответствующими полюсами источника импульсного тока 6. При этом обрабатываема  деталь 7 к источнику тока 6 не подключаетс . Корпус 1 установлен на специальной каретке 9, установленной на направл ющих токарного станка и кинематически св занной с суппортом этого станка. В процессе обработки корпус 1 с электродами 2, 3 перемещаетс  в осевом направлении совместно с режущим инструментом 8.2, 3 are connected to the corresponding poles of the source of pulsed current 6. At the same time, the workpiece 7 is not connected to the current source 6. The housing 1 is mounted on a special carriage 9 mounted on the guides of the lathe and kinematically connected with the caliper of this machine. During processing, the body 1 with the electrodes 2, 3 is moved in the axial direction together with the cutting tool 8.

Способ механической обработки осуществл ют следующим образом.The method of machining is carried out as follows.

Обрабатываемую деталь 7 привод т во вращение со скоростью, соответствующей скорости резани  при заданной температуре нагрева, а режущему инструменту 8 сообщают движение подачи в направлении оси детали, величина которой выбираетс  из технологических соображений. Между катодом 2 и обрабатываемой поверхностью детали 7 пропускают импульсный электрический разр д, который генерирует второй разр д между указанной поверхностьюю детали 7 и анодом 3. При этом нагрев обрабатываемой поверхности детали производ т на глубину превышающую срезаемый слой не менее чем на 15%. Это необходимо дл  улучшени  условий генерировани  разр дов , в особенности в зоне расположени  анода 3.The workpiece 7 is driven into rotation at a speed corresponding to the cutting speed at a given heating temperature, and the cutting tool 8 is informed of the feed movement in the direction of the axis of the part, the value of which is selected from technological considerations. A pulsed electric discharge is passed between the cathode 2 and the treated surface of the part 7, which generates a second discharge between the specified surface of the component 7 and the anode 3. At the same time, the treated surface of the component is heated to a depth exceeding the shear layer by at least 15%. This is necessary to improve the conditions for generating the discharges, especially in the area of the anode 3.

Длительность разр дов выбирают такой , чтобы во врем  генерировани  разр дов обрабатываема  поверхность в зоне разр дов нагревалась до заданной температуры соответствующей (85-90)% температуры плавлени  обрабатываемого материала. А врем  между двум  однозначными разр дами, например между катодом и деталью, выбирают равным времени поворота детали на угол Э , соответствующий суммарной длине дуги, содержащий длину зон нагрева на обрабатываемой поверхности детали, образующихс  во врем  разр дов между двум  указанными электродами и деталью. Врем  между двум  однозначными разр дами At можно определить по формуле,The duration of the discharges is chosen such that during the generation of the discharges the surface to be treated in the area of the discharges is heated to a predetermined temperature corresponding to (85-90)% of the melting temperature of the material being processed. And the time between two unambiguous bits, for example, between the cathode and the part, is chosen equal to the time of the part turning by the angle E, corresponding to the total arc length, containing the length of heating zones on the workpiece surface formed during the bits between the two indicated electrodes and the part. The time between two single digits At can be determined by the formula

дг Д1к+Д1а г0dg D1k + D1a g0

VcVc

VcVc

где Д1к - длина зоны нагрева с заданной температурой после пропускани  разр да между катодом и деталью;where D1k is the length of the heating zone with a given temperature after the passage of the discharge between the cathode and the part;

Ala - длина зоны нагрева с указаннойAla - the length of the heating zone with the specified

температурой после пропускани  разр да между деталью и анодом; Vp - скорость резани ; г - радиус обрабатываемой поверхности детали;the temperature after passing the discharge between the part and the anode; Vp - cutting speed; g - the radius of the workpiece surface;

0- угол, соответствующий суммарной0 - the angle corresponding to the total

длине дуги Д1К + А а на обрабатываемой поверхности детали.the length of the arc D1K + A and on the workpiece surface.

Пример. Производ т токарную обработку вала турбореактивного авиадвигател , материал которого-жаропрочный сплав ХН67ТЮР.Example. Turns the shaft of a turbojet aircraft engine, the material of which is a heat-resistant alloy ХН67ТЮР.

Размеры вала: наружный диаметр 80 мм, длина вала 820 мм. Механическую обработку производ т при следующих параметpax .Shaft dimensions: outer diameter 80 mm, shaft length 820 mm. Mechanical processing is carried out with the following parameters.

Скорость резани  1,05 м/с, глубина резани  5 -10 м, частота вращени  детали 19,2 1/с, подача 1- 104 м/об, напр жение между электродами (амплитудное значение)Cutting speed 1.05 m / s, cutting depth 5 -10 m, part rotation frequency 19.2 1 / s, feed 1- 104 m / rev, voltage between electrodes (amplitude value)

59 В, сила тока разр да (амплитудное значение ), протекающего в двух зонах 4310А, длительность импульсов разр да 2- 1 10 с, врем  следовани  импульсов (однозначных) 6,3 10 с, скважность однозначных импульсов 3, врем  обработки детали (основное ) 43 мин.59 V, discharge current (amplitude value) flowing in two 4310A zones, discharge pulse duration 2-110 s, pulse repetition time (single-digit) 6.3 10 s, single-digit pulse duty cycle 3, part processing time (main ) 43 min.

Claims (1)

Формула изобретени  Способ механической обработки с нагревом , включающий пропускание электрических разр дов между электродом и обрабатываемой деталью и срезание нагретого сло , отличающийс  тем, что, с целью повышени  производительности обработки за счет увеличени  скорости нагрева , импульсные электрические разр ды одновременно пропускают между катодом и деталью и между деталью и анодом, а врем  следовани  разр дов выбирают равнымClaims A method of heat treating, which involves passing electrical discharges between an electrode and a workpiece and cutting a heated layer, characterized in that, in order to increase processing performance by increasing the heating rate, pulsed electric discharges are simultaneously passed between the cathode and the workpiece and between the part and the anode, and the time of the discharge bits is chosen equal to времени поворота детали на угол, соответствующий длине дуги, равной суммарной длине зон, нагретых до заданной температуры во врем  пропускани  электрических разр дов..time of rotation of the part at an angle corresponding to the length of the arc equal to the total length of zones heated to a predetermined temperature during the passage of electrical discharges .. вид Аview A 7 9 4 3 8 f б V7 9 4 3 8 f b v Фиг. 2FIG. 2