СПОСОБ МАГНИТНО-АБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКИ
MAGNETIC ABRASIVE PROCESSING METHOD

Изобретение относится к магнитно-абразивной обработке машиностроительных изделий, в частности к обработке кромок изделий перед сваркой.
Известен способ магнитно-абразивной обработки, реализуемый устройством (Авторское свидетельство СССР №655515, 1979 г. опубл. 05.04.1979 г.), в котором возможно осуществить обработку кромок изделий перед сваркой одновременно с боковых и торцовой поверхностей посредством задания вращательного движения магнитной системе с жестко закрепленными на сердечнике и обращенными один к другому открытыми торцами полюсов, выполненных в виде двух стаканов.
Недостатком способа является то, что равномерную обработку кромки изделия одновременно с боковых и торцовой поверхностей осуществить не представляется возможным, так как распределение магнитно-абразивной массы в процессе магнитно-абразивной обработки на боковых и торцовой поверхностях кромки изделия различно. Вследствие этого, съем материала и формирование качества поверхностного слоя на боковых поверхностях кромки изделия одно, а на торцовой поверхности - другое.
Известен способ магнитно-абразивной обработки, реализуемый устройством (Авторское свидетельство СССР №872222, 1981 г. опубл. 15.10.1981 г.), в котором возможно осуществить обработку кромок изделий перед сваркой одновременно с боковых и торцовой поверхностей посредством задания вращательного движения магнитной системе с жестко закрепленными на сердечнике и обращенными один к другому открытыми торцами полюсов, выполненных в виде двух стаканов. Причем с целью повышения производительности магнитно-абразивной обработки кромок изделий перед сваркой вытесняемая обрабатываемой кромкой магнитно-абразивная масса обратно возвращается в межполюсное пространство магнитной системы при помощи механически вдавливаемого в нее вращающегося под действием сил трения со скоростью, близкой к скорости вращения полюсов, диска.
Недостатком данного способа является невозможность равномерной обработки кромки изделия одновременно с боковых и торцовой поверхностей. Вызвано это тем, что распределение магнитно-абразивной массы на боковых поверхностях и торцовой поверхности кромки изделия в межполюсном пространстве магнитной системы, несмотря на постоянное возвращение магнитно-абразивной массы в межполюсное пространство, различно в виду различия магнитного поля на боковых поверхностях кромки изделия и торцовой поверхности. Это приводит к неравномерному съему материала и формированию качества поверхностного слоя на трех поверхностях кромки изделия.
Известен способ магнитно-абразивной обработки, реализуемый устройством (Авторское свидетельство СССР №872220, 1981 г. опубл. 15.10.1981 г.), в котором осуществляется равномерная обработка кромок изделий перед сваркой одновременно с боковых и торцовой поверхностей посредством совершения возвратно-поступательных движений кромки изделия в магнитно-абразивной массе, созданной при помощи магнитно-абразивного материала и трех постоянных магнитов. Причем два противолежащих постоянных магнита, отвечающих за обработку боковых поверхностей кромки изделия, имеют одинаковую полярность, а третий постоянный магнит, отвечающий за обработку торцовой поверхности кромки изделия, имеет противоположную полярность по отношению к двум противолежащим постоянным магнитам.
Недостатком данного способа является малая производительность при магнитно-абразивной обработке кромок изделий перед сваркой, так как возвратно-поступательные движения кромки изделия в магнитно-абразивной массе не позволяют работать на высоких скоростях в виду габаритов и крепления изделий.
Известен способ магнитно-абразивной обработки (Хомич Н.С. «Магнитно-абразивная обработка изделий». - Мн.: БНТУ. 2006 г., стр. 108.), который позволяет производить обработку кромок изделий перед сваркой одновременно с боковых и торцовой поверхностей посредством задания вращательных движений двум полюсным наконечникам с сформированной на них магнитно-абразивной массой и возвратно-поступательного движения в магнитно-абразивной массе обрабатываемой кромки изделия.
Недостатком данного способа является невозможность равномерной обработки кромки изделия одновременно с боковых и торцовой поверхностей, по причине различного магнитно-абразивного воздействия на боковые поверхности и торцовую поверхность кромки изделия.
Известен способ магнитно-абразивной обработки (Авторское свидетельство СССР №1284799, 1987 г. опубл. 23.01.1987 г.), принятый за прототип, который позволяет производить обработку кромок изделий перед сваркой одновременно с боковых и торцовой поверхностей посредством возвратно-поступательного перемещения кромки изделия в магнитно-абразивной массе, сформированной между двумя синхронно вращающимися полюсными наконечниками магнитной системы. Равномерность обработки кромки изделия может быть достигнута при оптимальном распределении магнитного поля в зоне обработки, которое создается за счет поддержания расстояния от кромки обрабатываемого изделия до оси вращения полюсных наконечников в пределах 0,86-0,95 радиуса полюсных наконечников.
Недостаток рассматриваемого способа заключается в том, что, несмотря на получаемую равномерность формируемых качественных характеристик при одновременной обработке боковых и торцовой поверхностей кромки изделия, оптимальное распределение магнитного поля в зоне обработки не позволяет вести бездефектную магнитно-абразивную обработку. Вызвано это тем, что в рабочем зазоре между двумя синхронно вращающими полюсными наконечниками и боковыми поверхностями кромки изделия в процессе магнитно-абразивной обработки преимущественно возникают микрорезание и микровыглаживание неровностей, однако между теми же наконечниками и торцовой поверхностью кромки изделия происходят микроударные воздействия на поверхность, ведущие к ускоренному деформированию неровностей и к остаточным абразивным включениям (дефектам). Такие дефекты в последующем отрицательно сказываются на коррозионной стойкости шва, так как становятся очагами начала межкристаллической коррозии, ускоряющей процесс окисления всего сварного шва.
Техническим результатом является равномерная и бездефектная магнитно-абразивная обработка кромок изделий перед сваркой одновременно с боковых и торцовой поверхностей.
Технический результат достигается тем, что дополнительно используют третий полюсной наконечник, которому задается синхронное вращательное движение относительно торцовой поверхности кромки изделия в плоскости, перпендикулярной плоскости двух синхронно вращающихся полюсных наконечников, при этом два синхронно вращающихся полюсных наконечника относительно двух боковых поверхностей должны быть расположены на одном уровне с пересечением плоскостей торцовой поверхности кромки изделия и боковых поверхностей кромки изделия.
Способ магнитно-абразивной обработки поясняется следующими фигурами:
фиг. 1 - схема магнитно-абразивной обработки;
фиг. 2 - схема вида с боку при магнитно-абразивной обработке, где:
1 - кромка изделия;
2 - магнитно-абразивная масса;
3 - два боковых полюсных наконечника;
4 - торцовой полюсной наконечник;
5 - независимые друг от друга движения перемещения полюсных наконечников;
6 - боковые поверхности кромки изделия;
7 - торцовая поверхность кромки изделия;
8 - возвратно-поступательное движение кромки изделия;
9 - синхронные вращательные движения трех полюсных наконечников.
Способ осуществляется следующим образом. Первоначально кромку изделия 1 помещают в магнитно-абразивную массу 2, которая сформирована магнитной системой, включающей два боковых полюсных наконечника 3 и торцовой полюсной наконечник 4, установленный перпендикулярно двум боковым полюсным наконечникам 3 (фиг. 1). Затем посредством независимых друг от друга движений перемещения полюсных наконечников 5 устанавливают одинаковый рабочий зазор между двумя боковыми полюсными наконечниками 3 и боковыми поверхностями кромки изделия 6 и между торцовым полюсным наконечником 4 и торцовой поверхностью кромки изделия 7. После этого одновременно задают возвратно-поступательное движение кромки изделия 8 (фиг. 2) вдоль двух боковых полюсных наконечников 3 и торцового полюсного наконечника 4 и синхронные вращательные движения трем полюсным наконечникам 9 в одностороннем направлении (фиг. 1, 2). При магнитно-абразивной обработке кромки изделия 1 перед сваркой два боковых полюсных наконечника 3 должны быть расположены на одном уровне с пересечением плоскостей торцовой поверхности кромки изделия 7 и боковых поверхностей кромки изделия 6 (фиг. 1). Посредством синхронных вращательных движений трех полюсных наконечников 9 в одностороннем направлении и возвратно-поступательного движения кромки изделия 8 в магнитно-абразивной массе 2 магнитной системы осуществляется равномерная и бездефектная магнитно-абразивная обработка кромки изделия 1 одновременно с боковых поверхностей кромки изделия 6 и торцовой поверхности кромки изделия 7 (фиг. 1).
Способ поясняется следующими примерами.
Для магнитно-абразивной обработки кромок изделий перед сваркой применялась специально разработанная установка с тремя вращающимися полюсными наконечниками, геометрия которых изменялась в зависимости от толщины обрабатываемой кромки и рабочего зазора.
Магнитно-абразивная обработка кромки изделия толщиной 8 мм из материала 40Х при магнитной индукции в межполюсном пространстве магнитной системы равной 0,6÷0,8 Тл, рабочем зазоре - 2÷4 мм, зернистости порошка - 160÷315 мкм, скорости подачи кромки вдоль полюсных наконечников - 250 мм/мин, частоте вращения полюсных наконечников - 500 об/мин и времени обработки - 180 с показала равномерное формирование микронеровностей на боковых и торцовой поверхностях кромки изделия, при этом абразивных включений ни на одной из поверхностей не обнаружено.