Способ механической обработки труднообрабатываемых материалов Советский патент 1988 года по МПК B23B1/00 

/

со

САЭ

00

Изобретение относится к обработке металлов резанием и может быть использовано при обработке с повышенной точностью труднообрабатываемых сплавов.

Цель изобретения - повышение производительности и точности формообразования поверхностей,

На фиг,1 схематически представлено устройство, реализующее предлагаемый способ; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.

Способ механической обработки осуществляют следующим образом.

В процессе обработки заготовку нагревают расплавом металла, циркулирующим в сопряженной с обрабатываемой поверхностью камере, и электрическим током, протекающим по охватывающему зону контактирования расплава с обрабатываемой поверхностью индуктору. При этом регулирование площади зоны контактирования осуществляют удалением части расплава из камеры в количестве, пропорциональном радиусу срезаемого слоя, а регулирование температуры обрабатываемой поверхности осуществляют изменением температуры расплава и силы тока, протекающего через зону контактирования расплава с обрабатываемой поверхностью.

Предлагаемый способ реализуют при помощи размещаемого на токарном станке устройства, состоящего из устанавливаемого на шпинделе 1 изолированного от него жаропрочной изоляцией 2 приспособления 3 для закрепления заготовки 4 и из камеры 5, установленной на держателе 6, закрепленном в пиноли 7 станка. К держателю 6 прикреплен токоподвод 8, изолированный от пиноли 7 жаростойкой изоляцией 9. На приспособлении 3 установлен токосъемник 10. Нижняя часть камеры 5 соединена при помощи трубопровода

11с нагнетающим электромагнитным насосом 12, а верхняя часть камеры - с трубопроводом 13 с откачивающим электромагнитным насосом 14. Насосы

12и 14 соединены с ванной 15 для приготовления расплава металла, а по краям камеры 5 смежно с обрабатываемой поверхностью заготовки 4 расположен индуктор 16, соединенный с источником 17 импульсного тока. Полост 18 камеры 5 заполнена расплавом металла, подаваемого из ванны 15 элек

3734732

тромагнитным насосом 12 через трубопровод 11, а приспособление 3 и токоподвод 8 соединены с низковольтным силовым источником 19 постоянного и переменного тока.

Устройство работает следующим образом.

Заготовку 4 закрепляют в приспо 0 соблении 3, а камеру 5 устанавливают с зазором а по отношению к обрабатываемой поверхности. Затем заготовку 4 приводят во вращение с угловой скоростью to и включают источник 17

15 тока. Расплав металла из ванны 15 электромагнитным насосом подают в полость 18 камеры 5 и включают источник 19 низковольтного напряжения. При нагреве обрабатываемой поверх20 ности производится циркуляция расплава в полости 18, которая осуществляется путем откачивания расплава из полости 18 насосом 14 и нагнетанием его в полость 18 насосом 12 из ванны

25 15. В последней производится подогрев расплава при помощи тепловых труб или электрических подогревателей. После нагрева обрабатываемой поверхности до требуемой минимальной

30 температуры циркуляцию расплава в

камере 5 прекращают, выключая насосы, а резец 20 вводят в работу. Резец снимает нагретый слой металла, объем

V- которого равен

35

V.

Vp

(1)

где t - глубина резания; S - подача; VP - скорость резания; п - количество оборотов заготовки в минуту;

dg - диаметр срезаемого слоя на обрабатываемой поверхности. Для устранения нагрева обработанных участков детали расплав из полости 18 откачивают насосом 14, что вет дет к удалению расплава, расположенного в зонах полости 18, смежных с обработанными участками заготовки 4. Объем расплава Vp , откачиваемого в единицу времени, изменяют в зависимости, пропорциональной радиусу срезаемого слоя г

г 1х n-S,

(2)

где

q - центральный угол полости 18; 1 - толщина слоя расплава.

находящегося в камере 5 в зазоре а между стенкой камеры и обрабатываемой поверхностью заготовки. Объем расплава Vp,., контактирующий со срезаемым слоем, определяется уравнением

.У:

2

1

(), (3)

где г, и г - радиусы срезаемого слоя металла.

При нагреве и обработке заготовки электрический ток протекает через зону контактирования расплава с обрабатываемой поверхностью, поэтому ее нагрев осуществляется как расплавом, так и протекающим током.

Для устранения вытекания расплава из зазора а через индуктор 16 пропускают импульсный ток I, который наводит электрические токи в зонах расплава 1р, смежных с витком индуктора 16, образующие магнитные поля, при взаимодействии которых возникают силы отталкивания, действующие на индуктор 16 и слои расплава, вследствие чего осуществляется герметизация расплава в пространстве зазора а. При этом обработку можно осуществлять как с циркуляцией расплава в зазоре а, так и без нее. В процессе обработки производят регулирование температуры обрабатываемой поверхности, которое осуществляется при помощи изменения температуры расплава и силы тока, протекающего через зону контактирования расплава с обрабатываемой заготовкой.

Пример. Производят токарную обработку торцовой поверхности диска турбины из жаропрочного сплава ХН77ТЮР, имеющего следующие размеры: наружный диаметр 378 мм; внутренний диаметр 50 мм; ширина 55 мм. Обработку производят при следующих параметрах: угловая скорость вращения заготовки 15 с ; подача инструмента

0,9 мм/об; глубина резания 5,5 мм; материал расплава натрий; температура расплава 970 К; напряжение между камерой и обрабатываемой заготовкой 12 V; сила тока, протекающего через зону контактирования расплава с обрабатываемой поверхностью 4500 А; напряжение импульсного тока в индукторе 24 V; сила импульсного тока в индукторе 320 А; скважность импульсного тока 4.

По сравнению с известными способами механической обработки технические преимущества предлагаемого способа обработки заключаются в отсутствии фазовых и структурных превращений в поверхностном слое; простоте аппаратуры для нагрева и регулирования температуры нагрева обрабатываемой поверхности; более низкой энергоемкости процесса обработки, а также в улучшении условий труда (снижение шума, излучения и значительного выделения газов).

Формула изобретения

Способ механической обработки труднообрабатываемых материалов, включающий нагрев обрабатываемой поверхности и ее формирование реэа- нием, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности процесса и точности формообразования, нагрев осуществляют расплавом металла, циркулирующим в сопряженной с обрабатываемой поверхностью камере, и электрическим током, протекающим по охватывающему зону контактирования расплава с обрабатываемой поверхностью индуктору, при этом, регулирование площади зоны контактирования осуществляют удалением части расплава из камеры в количестве, пропорциональном радиусу срезаемого слоя, а регулирование температуры обрабатываемой поверхности осуществляют изменением температуры расплат ва и силы тока.

J6

Изобретение относится к области обработки металлов резанием и может быть использовано при обработке с повышенной точностью труднообрабатываемых сплавов. Целью изобретения является повышение производительности процесса и точности формообразования поверхностей. Для этого при резании с нагревом обрабатываемой поверхности нагрев осуществляют расплавом металла, циркулирующим в сопряженной с обрабатываемой поверхностью камере 5, и электрическим током, протекающим по охватывающему зону контактирования расплава с заготовкой 4 индуктору 16. Регулирование площади зоны контактирования осуществляют удалением части расплава из полости 18 в количестве, пропорциональном радиусу срезаемого слоя, а регулирование температуры обрабатываемой поверхности осуществляют изменением температуры расплава и силы тока. 2 ил. с S (Л

сриг.г.