Научный журнал
Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований
ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,564

СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ СПЕЦИАЛЬНОГО СТАНКА ДЛЯ ТЕРМОФРИКЦИОННОЙ РЕЗКИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЗАГОТОВОК С ИМПУЛЬСНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ

Шеров К.Т. 1 Сихимбаев М.Р. 1 Шеров А.К. 1 Маздубай А.В. 1 Мусаев М.М. 1 Доненбаев Б.С. 1
1 Карагандинский государственный технический университет
В данной статье приводятся результаты работы по проектированию системы охлаждения специального станка для термофрикционной резки металлических заготовок с импульсным охлаждением. Авторами разработан универсальный, экологичный, ресурсосберегающий способ термофрикционной резки металлических заготовок с импульсным охлаждением. Разработанная ресурсосберегающая технология позволяет осуществить замену твердосплавного инструментального материала на конструкционные стали, а также используя при обработке специальных сплавов с особыми физико-механическими свойствами значительно повысить производительность и качество обработки. Рассмотрены различные способы подачи смазывающе-охлаждающей жидкости (СОЖ) в зону резания и выбран наиболее простой из них – полив свободно падающей струей. Также приводится эскиз принципиальной конструкции режущего диска, где предусмотрено закрытие режущего диска защитными кожухами, что исключает разбрызгивание СОЖ и специальные выемки, выполненные на периферии режущего диска, позволяет СОЖ импульсно попадать в зону резания.
система охлаждения
режущий диск
отрезной станок
насос
фильтр
рукава
резервуар
термофрикционная отрезка
1. Проников А.С., Аверьянов О.И., Аполлонов Ю.С. и др. Проектирование металлорежущих станков и станочных систем: Справочник – учебник: в 3-х т.: Проектирование станков /; под общ. ред. А.С. Проникова. – М.: Изд-во МГТУ им. Баумана: Машиностроение, 2004. – Т. 1 – 444 с.
2. Шеров К.Т., Маздубай А.В., Шеров А.К. и др. Способ термофрикционной отрезки металлических заготовок с охлаждением и конструкция дисковой пилы // Заявление о выдаче патента РК на изобретение. Рег. № 2015/0848.1 от 11.08.2015 г.
3. Шеров К.Т., Сихимбаев М.Р., Кузембаев С.Б., Маздубай А.В., Мусаев М.М., Шеров А.К., Доненбаев Б.С. Конструктивные особенности отрезных станков для резки металлических заготовок. / Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – Москва: Изд-во ИД «Академия Естествознания», 2015, № 10 (часть 5). – С. 785–788.
4. Шеров К.Т., Сихимбаев М.Р., Шеров А.К., Мусаев М.М., Доненбаев Б.С., Ракишев А.К., Маздубай А.В. Кинематическая схема специального станка для термофрикционной резки металлических заготовок с импульсным охлаждением / Международный журнал экспериментального образования. – Москва: Изд-во ИД «Академия Естествознания», 2016, № 5 (часть 3). – С. 334–336.
5. Шеров К.Т., Сихимбаев М.Р., Шеров А.К., Маздубай А.В., Мусаев М.М., Доненбаев Б.С., Ракишев А.К. Гидравлическая система специального станка для термофрикционной резки металлических заготовок с импульсным охлаждением. / Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – Москва: Изд-во ИД «Академия Естествознания», 2016. – № 6-2. – С. 222–227.
6. Шеров К.Т., Маздубай А.В., Черешка А., Сихимбаев М.Р. Исследование процесса термофрикционной отрезки металлических заготовок с импульсным охлаждением / Вестник Казахской академии транспорта и коммуникаций им. М. Тынышпаева. – Алматы: Изд-во КазАТК, 2015. – № 4(94). – С. 24–34.
7. Шеров К.Т., Маздубай А.В., Мусаев М.М., Доненбаев Б.С. Импульстік сал ындатумен термофрикциялы кесу кезінде т йісу айма ында ы орташа температураны есептеу дістемесі / Вестник Казахской академии транспорта и коммуникаций им. М. Тынышпаева. – Алматы: Изд-во КазАТК, 2015. – № 4(94). – С. 18–23.
8. Металлорежущие станки. Учебное пособие для втузов. Н.С. Колев, Л.В. Красниченко, Н.С. Никулин и др. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 2000. – 500 с.
9. Металлорежущие станки: Учебник для нач. проф. образования / Б.И. Черпаков, Т.А. Альперович. – М.: Издательский центр «Академия», 2004. – 368 с.

Машиностроение является важнейшей отраслью экономики любого индустриально развитого государства. Производя всевозможное оборудование, машины, станки, приборы, а также товары для населения, машиностроение обеспечивает стабильность деятельности агропромышленного комплекса, энергетического и металлургического секторов, транспорта и других ключевых отраслей экономики.

В станкостроении накоплен большой опыт по созданию разнообразных конструкций, положительно зарекомендовавших себя на практике, но, несмотря на это, все время идет научная творческая работа, как по разработке новых конструкций, так и по дальнейшему совершенствованию существующих [1].

Стремление создать конкурентоспособную конструкцию, обладающую более совершенными характеристиками, заставляет разработчиков искать новые конструктивные решения, непрерывно повышать качество создаваемых изделий. Повышение производительности за счет уменьшения ручного труда и увеличения автоматизации производственных процессов является одним из основных направлений научно-технического прогресса в народном хозяйстве страны.

Одним из широко распространенных способов разделения металлических заготовок является отрезка. Как показывает проведенный анализ существующих способов отрезки заготовок, почти все они имеют существенные недостатки и на производстве вынуждены выбирать наиболее рациональный для каждого конкретного случая, исходя больше из экономических соображений. Хотя, такие технологические требования как – качество реза, скорость обработки могут быть и низкими.

her1.tif

Эскиз принципиальной конструкции диска: L1 – зона нагрева; L2 – зона охлаждения; Д – диаметр диска; В – ширина диска

Авторами разработан универсальный, экологичный, ресурсосберегающий способ термофрикционной резки металлических заготовок с импульсным охлаждением [2].

Универсальность данного способа заключается в том, что предлагаемым способом можно выполнять отрезку металлических заготовок различных профилей и он доступен для большинства машиностроительных производств. Для реализации предлагаемого способа отрезки, авторами выполняется грантовая научно-исследовательская работа на тему: «Разработка конструкций специального станка, позволяющего подачу импульсного охлаждения и замену режущего инструмента из твердого сплава на инструмент из конструкционной стали при термофрикционной резке металлических заготовок» (Договор № 723 от 12.02.2015 г. и № 336 от 13.05.2016 г.). Для разработки оптимальной конструкции станка учитываются специфические условия механообрабатывающих производств современного машиностроения, в частности условия мелкосерийного производства, в число которых входят превалирующее количество заводов Республики Казахстан. Некоторые результаты выполненных работ по разработке конструкции станка приводятся в работах [3, 4, 5].

Несмотря на простоту конструкции и легкодоступность составляющих узлов, станок будет иметь полуавтоматический режим работы, что способствует обеспечению высокой точности и качества отрезки. Разрабатываемый станок-полуавтомат можно широко использовать на производстве, применяя универсальный, ресурсосберегающий способ термофрикционной резки металлических заготовок с импульсным охлаждением для отрезки заготовок различной конфигурации и из различных материалов.

Разработанная новая технология позволяет произвести замену твердосплавного инструментального материала на конструкционные стали, а также использовать специальные сплавы с особыми физико-механическими свойствами, при этом значительно повысить производительность и качество обработки. Термофрикционная резка заготовок осуществляется инструментом, изготовленным из легкодоступных конструкционных сталей.

Полученные результаты экспериментальных исследований показали широкую технологическую возможность разрабатываемого способа отрезки [6, 7].

Сущность механизма резания данного способа заключается в локализации теплового и деформационного полей в заготовке, что позволяет перевести внешнее трение между инструментом и отрезаемым материалом, во внутреннее трение поверхностных слоев. В этом случае, трение происходит между слоями отрезаемого материала. Приконтактный слой, являясь наростом, в традиционном понимании теории резания, защищает инструмент от износа. Процесс отрезки осуществляется при введения в зону резания импульсного охлаждения. В то же время охлаждающая жидкость, используемая для этого в зоне резания, полностью охватывает инструмент в зоне свободного полива. Как известно, для снижения тепловой напряженности процесса резания применяют смазывающе-охлаждающие вещества (СОВ), чаще всего – жидкости: эмульсии, масла с добавками твердых смазывающих веществ (графит, парафин, сернистый молибден и др.). Необходимо, чтобы СОВ наряду с высокими охлаждающими свойствами обладали хорошей маслянистостью и вымывающей способностью, были безвредны для рабочих и оборудования [8, 9].

Смазывающе-охлаждающая жидкость (СОЖ) может быть подведена в зону резания различными способами. Наиболее простой из них – полив свободно падающей струей.

Однако, в этом случае, смазывающее действие жидкости снижено, так как она почти не попадает в зону контакта инструмента с изделием и со стружкой. Кроме того, имеет место сильное разбрызгивание жидкости [8]. Несмотря на эти неблагоприятные условия при обработке, для проектируемого станка выбираем именно этот способ. В нашем случае СОЖ свободным поливом попадает на боковые поверхности режущего диска. Режущий диск закрыт защитными кожухами, что исключает её разбрызгивание. Специальная конструкция режущего диска позволяет СОЖ импульсно попадать в зону резания.

На рисунке показан эскиз принципиальной конструкции диска.

Подобрав параметры L1, L2 и их количества, можно управлять качественными показателями при отрезке различных материалов.

Система охлаждения станка для подачи СОЖ включает следующие элементы: насос (помпу), рукава, фильтры, резервуар (бак). Производительность подачи СОЖ 45 л/мин. Отработавшая охлаждающая жидкость попадает в воронку обратного слива и возвращается в бак. Конструкция станка исключает попадание охлаждающей жидкости на трущиеся поверхности и механизмы станка.


Библиографическая ссылка

Шеров К.Т., Сихимбаев М.Р., Шеров А.К., Маздубай А.В., Мусаев М.М., Доненбаев Б.С. СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ СПЕЦИАЛЬНОГО СТАНКА ДЛЯ ТЕРМОФРИКЦИОННОЙ РЕЗКИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЗАГОТОВОК С ИМПУЛЬСНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2016. – № 7-4. – С. 544-546;
URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=9871 (дата обращения: 26.09.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074