L международная выставка-презентация
научных, технических, учебно-методических и литературно-художественных изданий
СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ РЕЖУЩЕЙ ПЛАСТИНЫ ИНСТРУМЕНТА
| Название | СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ РЕЖУЩЕЙ ПЛАСТИНЫ ИНСТРУМЕНТА |
|---|---|
| Разработчик (Авторы) | Кузнецов Виктор Павлович, Горгоц Владимир Георгиевич, Скоробогатов Андрей Сергеевич, Аникеев Алексей Викторович |
| Вид объекта патентного права | Полезная модель |
| Регистрационный номер | 182799 |
| Дата регистрации | 03.09.2018 |
| Правообладатель | ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "ПРЕДПРИЯТИЕ "СЕНСОР" |
| Область применения (класс МПК) | B23Q 11/10, B23B 27/10 |
Описание изобретения
Система охлаждения режущей пластины инструмента предназначена для универсальных металлообрабатывающих станков, оснащенных системами ЧПУ. Система охлаждения может также применяться в процессе обработки металла выглаживанием для охлаждения индентора выглаживателя. Система охлаждения режущей пластины инструмента содержит теплоизолированные быстросъемные шланги, трубопроводы для подвода охлажденного жидкого теплоносителя под режущую пластину и отвода нагретого жидкого теплоносителя через теплоизолированные каналы инструмента, насос. Радиатор теплообменника помещен в холодильную камеру генератора холода, теплообменник с охлаждаемым жидким теплоносителем соединен с расширительным баком. Применение системы позволит уменьшить износ режущей пластины инструмента, обеспечить требуемое качество обрабатываемой поверхности. 1 илл.
Полезная модель относятся к обработке металлов инструментом с внутренним охлаждением режущей пластины.
При обработке труднообрабатываемых металлов из-за интенсивного тепловыделения и существенного нагрева в контактной зоне происходит износ рабочих поверхностей режущей пластины, что существенно снижает ее ресурс, ухудшает шероховатость обработанной поверхности и увеличивает трудоемкость обработки вследствие уменьшения скорости резания.
Для уменьшения износа режущей пластины инструмента, обеспечения требуемой шероховатости обрабатываемой поверхности и увеличения производительности процессов применяют смазочно-охлаждающее технологическое средство (СОТС), которое отводит тепло путем как наружного полива, так и внутреннего охлаждения режущей пластины.
Известен режущий инструмент, содержащий корпус с режущим элементом, каналом подвода охлаждающего агента, а также с центральными и периферийными каналами для его отвода, отношение площади поперечного сечения каждого периферийного канала к площади поперечного сечения центрального канала выбрано в пределах 1,3…1,4 (авторское свидетельство №1816651).
Недостатком конструкции является то, что охлаждающий агент (воздух) имеет температуру окружающей среды и низкую теплоемкость. Это снижает интенсивность отвода тепла и ограничивает минимальную температуру режущей пластины.
Известно устройство для управления охлаждением резца с установленным в нем термоэлементом, содержащее последовательно соединенные термопару, установленную с возможностью измерения температуры в режущей части резца, нечеткий контроллер и управляемый генератор постоянного тока, соединенный с термоэлементом, выполненным в виде элемента Пельтье, блок активного контроля, состоящий из датчика скорости резания, датчика подачи резца и датчика силы тока, подаваемого на упомянутый термоэлемент, при этом второй вход нечеткого контроллера соединен с выходом блока активного контроля (патент №2586189).
Недостатками устройства является то, что габаритные размеры державки резца не позволяют использовать мощные элементы Пельтье, что существенно ограничивает возможности охлаждения режущей пластины инструмента. Большое количество токопроводов, подключенных к резцу делает невозможной его автоматическую замену.
Наиболее близким является выглаживающий инструмент с модулем охлаждения, содержащий корпус, в который ввинчена втулка с установленными в ней индентором с резиновой втулкой, пружиной и резиновым уплотнением, снабжен трубкой подачи охлажденного жидкого теплоносителя для подачи жидкого теплоносителя в полость индентора и трубкой отвода нагретого жидкого теплоносителя, которые через штуцеры соединены с модулем охлаждения, состоящим из насоса, откачивающего нагретый жидкий теплоноситель, двух теплообменников и термоэлектрических преобразователей, расположенных между теплообменниками и скрепленных между собой, причем трубка для подачи охлажденного жидкого теплоносителя и трубка для отвода нагретого жидкого теплоносителя соединены с первым теплообменником, а второй теплообменник соединен с системой подачи СОТС станка (патент RU №150111 U1).
Недостатком является недостаточное охлаждение инструмента из-за отсутствия теплоизоляции между охлаждаемым жидким теплоносителем и инструментом. Постоянное соединение трубок с жидким теплоносителем и инструментом затрудняет смену инструмента.
Для повышения эффективности охлаждения режущей пластины инструмента при изготовлении деталей из труднообрабатываемых материалов, уменьшения износа, обеспечения требуемого качества обрабатываемой поверхности, предлагается система охлаждения режущей пластины инструмента, которая содержит трубопроводы для подвода охлажденного жидкого теплоносителя и отвода нагретого жидкого теплоносителя, насос, теплообменник, быстросъемные теплоизолированные шланги, соединенные фитингами с теплоизолированными каналами в инструменте и теплоизолированными трубопроводами, соединенными с теплообменником с охлаждаемым жидким теплоносителем, радиатор которого помещен в холодильную камеру генератора холода.
Новые признаки системы охлаждения повышают эффективность охлаждения материала режущей пластины инструмента в зоне контакта за счет значительного снижения темперетуры жидкого теплоносителя на поверхности соприкосновения с режущей пластиной или увеличения объема прокачиваемого жидкого теплоносителя. температуры жидкого теплоносителя Быстросъемные теплоизолированные шланги, соединяющие инструмент с системой охлаждения, позволяют производить смену инструмента (например резец на выглаживатель для выполнения операции выглаживания), на другой инструмент, имеющий фитинги для соединения с системой охлаждения и каналы для подвода и отвода жидкого теплоносителя.
Система охлаждения режущей пластины инструмента предназначена для использования на крупногабаритных станках с ЧПУ. Имеет максимальную мощность отвода тепла, что позволяет ее использовать при черновой обработке крупногабаритных деталей из труднообрабатываемого материала на повышенных скоростях точения.
На фиг. 1 изображена система охлаждения режущей пластины инструмента. Система охлаждения режущей пластины инструмента содержит быстросъемные теплоизолированные шланги 3, соединенные фитингами 2 с теплоизоляционным трубопроводом 4, подводящим охлажденный жидкий теплоноситель и теплоизоляционным трубопроводом 5, отводящим нагретый жидкий теплоноситель, насос 6, установленный на теплоизолированном трубопроводе 4; теплообменник 7, соединенный с радиатором 8, который установлен в холодильной камере 9 генератора холода 10, расширительный бак 11. Расширительный бак 11 предназначен для компенсации изменений объема жидкого теплоносителя при его нагреве или охлаждении и для заправки системы охлаждения жидким теплоносителем через закрываемое отверстие в крышке бака. Державка инструмента 1 содержит режущую пластину 12, закрепленную на корпусе инструмента держателем, (на фиг. не показан), теплоизолированный канал 13 для подвода охлажденного жидкого теплоносителя под режущую пластину 12 и теплоизолированный канал 14 для отвода нагретого жидкого теплоносителя в теплообменник 7.
Работает система охлаждения режущей пластины инструмента следующим образом.
Устанавливают заготовку детали 15 из стали 20X13 с наплавленной поверхностью из нержавеющей стали 20X13 с твердостью 43HRC в станок 16МК63, к инструменту 1 фитингами 2 крепят быстросъемные теплоизолированные шланги 3, закрепляют их на теплоизоляционных трубопроводах 4 и 5. Устанавливают насос 6. Радиатор 8 теплообменника 7 помещают в холодильную камеру 9 генератора холода 10 (низкотемпературный моноблок Polair MB 108). Инструмент 1 подводят к заготовке 15, сообщают инструменту 1 и заготовке 15 движения в соответствии с заданными параметрами режима обработки. Скорость 300 м/мин, подача 0,3 мм/об., параметры процесса задавались программно. Включают токарно-фрезерный центр, насос 6 закачивает охлажденный жидкий теплоноситель в канал для подвода охлажденного жидкого теплоносителя 13 инструмента 1, который охлаждает режущую пластину 12.
Нагретый жидкий теплоноситель (низкозамерзающая смесь воды и спирта в пропорции 1:1) возвращается по каналу 14 в теплообменник 7, радиатор 8 охлаждаемый в холодильной камере 9 генератора холода 10.
В результате обработки сформирована поверхность Ra=0,6 мкм. Охлаждение нижней и верхней поверхности инструмента до -15 градусов С позволит снизить износ инструмента и повысить производительность процесса в 3 раза счет повышения скорости резания, исключить расход СОТС.
Формула полезной модели
Устройство для охлаждения режущей пластины инструмента, содержащее трубопроводы для подвода из теплообменника охлажденного жидкого теплоносителя и отвода из него нагретого жидкого теплоносителя, элементы для соединения упомянутых трубопроводов с каналами инструмента для подвода и отвода жидкого теплоносителя и насос, соединенные с упомянутыми трубопроводами, отличающееся тем, что элементы для соединения трубопроводов с каналами инструмента выполнены в виде теплоизолированных быстросъемных шлангов с фитингами, при этом трубопроводы выполнены теплоизолированными.
Медаль Альфреда Нобеля