СПОСОБ ФИГУРНОЙ МНОГОСТРУЙНОЙ КИСЛОРОДНОЙ РЕЗКИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1998 года по МПК B23K7/00 

Изобретение относится к кислородной резке и может быть использовано для механизированной кислородной резки деталей в машиностроении, судостроении и др. из листа без последующей обработки. Известен способ кислородной резки двумя соплами [1]. Первое сопло, наклоненное под углом ± 35 к вертикали, осуществляет предварительную резку, а второе, расположенное на несколько миллиметров сзади первого и под углом 90^oC к разрезаемой плите, - окончательную резку. Недостатком способа резки является невозможность обработки криволинейных деталей.

Наиболее близким к изобретению является способ кислородной резки с использованием основной струи режущего кислорода, проходящей через вершину равнобедренного треугольника, расположенную на оси реза и двух дополнительных струй, проходящих через две другие вершины на одинаковом расстоянии от основной [2]. Все три струи расположены под углом 5-30^oC к обрабатываемой поверхности. В качестве прототипа предлагаемого устройства выбрано решение [3], которое содержит резак с мундштуком, в котором выполнены три канала для подачи основной и дополнительных струй режущего кислорода, расположенных по углам треугольника, хвостовиком и штуцерами для подвода газа, соединенными с каналами мундштука.

Оба технические решения как наиболее близкие по технической сущности выбраны за прототипы. Наиболее существенным недостатком указанных решений является расположение струй под углом к поверхности, что не обеспечивает вырезку фигурных деталей из листовой стали.

В основу настоящего изобретения положена задача создания способа фигурной многоструйной кислородной резки листовой стали и устройства для его осуществления, которые бы обеспечили высокое качество поверхности реза при вырезке деталей из листа и не требовали дальнейшей механической обработки при изготовлении различных деталей машин (пар скольжения, деталей, работающих при знакопеременных нагрузках и т, п.).

Указанная задача решается тем, что способ содержит основную струю режущего кислорода и две дополнительные режущие струи, которые располагают позади основной и на одинаковом расстоянии от нее по оси реза, и согласно изобретению режущие струи подают перпендикулярно поверхности разрезаемого металла, при этом дополнительные режущие струи располагают на расстоянии друг от друга, равном расстоянию от основной струи режущего кислорода, образуя на поверхности металла равносторонний треугольник, вершинами которого являются центры режущих струй и который в процессе резки поворачивают вокруг оси основной струи таким образом чтобы его ось симметрии, проходящая через эту ось, была параллельна касательной в каждой точке обрабатываемого контура, причем дополнительные струи подают или одновременно, или поочередно и это реализуется в устройстве, представляющем собой резак с мундштуком, в котором выполнены три канала для подачи основной и дополнительных режущих струй, расположенных по углам треугольника, хвостовиком и штуцерами для подвода газов, соединенными с каналами мундштука. Согласно изобретению резак закреплен в суппорте с возможностью поворота относительно канала подачи основной струи режущего кислорода, при этом каналы расположены на одинаковом расстоянии друг от друга, равном двум, трем диаметрам канала основной струи. Таким образом высокое качество поверхности реза при фигурной вырезке деталей из листа достигается путем последовательной резки металла основной режущей струей, а затем зачистки поверхности реза дополнительной режущей струей при направлении ее перпендикулярно поверхности обрабатываемого металла и расположении дополнительных струй в вершинах равностороннего треугольника на расстоянии равном двум-трем диаметрам выходного отверстия основной струи.

На фиг.1 схематически изображен предлагаемый способ фигурной многоструйной кислородной резки; на фиг.2 - устройство для реализации способа.

Способ фигурной многоструйной кислородной резки заключается в использовании основной режущей струи 3 (фиг.1), центр которой "О" совпадает с осью реза, двух дополнительных режущих струй 1 и 2, расположенных за основной с центрами в точках "O₁" и "O₂" Все три струи направлены перпендикулярно поверхности разрезаемого металла, а их центры O,O₁,O₂ располагают в вершинах равностороннего треугольника, так что его стороны равны друг другу и составляют два - три диаметра выходного канала основной режущей струи (d_вых), т.е. OO₁=OO₂=O₁O₂=(2-3)d_вых.

Основная режущая струя, находящаяся впереди по направлению резки прорезает металл на всю глубину, а ее динамическое воздействие на жидкий расплав приводит к выдавливанию части жидкого расплава за струю и застыванию на поверхности реза регулярных бороздок. В случае работы вырезанных кислородной резкой деталей при знакопеременных нагрузках снижается их предел прочности, а для пар скольжения наличие бороздок уменьшает КПД, пары. Расположенные вслед за основной 3 струей две дополнительные режущие струи 1 и 2 срезают с поверхности реза 4 слой металла с глубокими бороздками, вследствие чего шероховатость поверхности реза 5 после многоструйной резки уменьшается на порядок. Для соблюдения заданной геометрии реза при вырезке фигурных деталей систему струй вращают вокруг центра основной режущей струи таким образом, чтобы ось симметрии треугольника, проходящая через центр основной режущей струи ОМ, была параллельна касательной в каждой точке вырезаемого контура. При вырезке деталей из листа указанным способом ту или иную дополнительную режущую струю со стороны отхода отключают дистанционно по командам от системы управления.

Существенное уменьшение шероховатости поверхности реза при многоструйной кислородной резке позволяет использовать детали, вырезанные указанным способом, без последующей механообработки для пар скольжения (крупно-модульные шестерни, рейки, направляющие и др.), для элементов мостов, транспортных и горнодобывающих машин, работающих при знакопеременных нагрузках.

Способ фигурной многоструйной кислородной резки осуществляется в устройстве (фиг. 2), состоящем из резака, закрепленного посредством кожуха 11 в суппорте 10 с возможностью поворота вокруг оси основной струи режущего кислорода. Головка 9 резака снабжена четырьмя кольцевыми каналами и центральным отверстием, к которым от штуцеров 12, 13, 14,15,19 хвостовика подаются режущий кислород дополнительной струи, режущий кислород основной струи, горючий газ, режущий кислород второй дополнительной струи и подогревающий кислород соответственно. В мундштуке 6, подсоединенном к головке 9 резака посредством гайки 8, просверлены каналы 7 режущего кислорода основной струи и дополнительных струй 16, 17, которые удалены друг от друга на расстояние, равное двум, трем диаметрам выходного отверстия основной струи, и соединены посредством кольцевых каналов с соответствующими каналами головки резака. Каналы 18 для горючей смеси просверлены концетрично.

Устройство работает следующим образом. Резак перед началом резки устанавливают в исходное положение на кромке листа или предварительно пробитого каким-либо образом отверстия. Системой управления резак поворачивают таким образом, чтобы касательная ОМ (фиг.1) располагалась вдоль линии реза. После прогрева кромки листа до температуры воспламенения система управления посредством электромагнитных клапанов включает подачу режущего кислорода основной струи 7 (фиг. 2) через штуцер 13 и дополнительных струй 16 или 17 со стороны вырезаемой детали через штуцеры 12 или 15 соответственно и одновременно перемещение машины. Во время резки суппорт 10 поворачивают системой управления по заданной программе таким образом, чтобы касательная ОМ (фиг. 1), проходящая через центр основной режущей струи, располагалась в направлении резки. По окончании резки электромагнитными клапанами отключают подачу режущего кислорода основной струи к штуцеру 13 и дополнительных струй к штуцерам 12 и 15, одновременно прекращают подачу горючего газа и подогревающего кислорода к штуцерам 14 и 19.

Применение настоящего изобретения позволяет снизить трудоемкость изготовления деталей в машиностроении за счет отказа от последующей механической обработки заготовок.

Использование: для механизированной вырезки деталей из листа в машиностроении, судостроении. Используют основную струю режущего кислорода, проходящую через вершину равностороннего треугольника, раположенную по оси реза, и две дополнительных струи, перемещающихся вслед за основной и проходящих через две другие вершины треугольника. Все три струи расположены перпенддикулярно поверхности разрезаемого металла. Резак закреплен в суппорте с возможностью поворота вокруг оси основной струи режущего кислорода. Дополнительные отверстия режущих струй в мундштуке расположены на одинаковом расстоянии друг от друга и от основного, равном двум, трем диаметрам выходного отверстия основной струи. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ фигурной многоструйной кислородной резки, при котором к поверхности разрезаемого металла подают основную струю режущего кислорода и две дополнительные режущие струи, которые располагают позади основной и на одинаковых расстояниях от нее, отличающийся тем, что режущие струи подают перпендикулярно к поверхности разрезаемого металла, при этом дополнительные режущие струи располагают на расстоянии друг от друга, равном расстоянию от основной струи режущего кислорода, образуя на поверхности металла равносторонний треугольник, вершинами которого являются центры режущих струй и который в процессе резки поворачивают вокруг оси основной струи таким образом, чтобы его ось симметрии, проходящая через эту ось, была параллельна касательной в каждой точке обрабатываемого контура, причем дополнительные струи подают или одновременно, или поочередно. 2. Устройство для фигурной многоструйной кислородной резки, содержащее резак с мундштуком, в котором выполнены три канала для подачи основной и дополнительных струй режущего кислорода, расположенных по углам треугольника, хвостовиком и штуцерами для подвода газов, соединенными с каналами мундштука, отличающееся тем, что оно снабжено суппортом, на котором закреплен резак с возможностью поворота относительно оси канала подачи основной струи режущего кислорода, при этом каналы расположены на одинаковом расстоянии друг от друга, равном двум, трем диаметрам канала основной струи.