УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕЗКИ БЛОКА ГУБЧАТОГО ТИТАНА
SPONGE TITANIUM CUTTER

Изобретение относится к области металлообработки цветных металлов и к области цветной металлургии, в частности к устройствам для резки блока губчатого титана.
Известно устройство для резки титанового блока (пат. РФ №2167760, опубл. 27.05.2001 г.). Устройство для резки блока губчатого титана включает станину с направляющими, приемный стол для титанового блока, установленный на станине, режущий инструмент, основной рабочий гидроцилиндр и зажимы, расположенные против друг друга с возможностью взаимного сближения на механизме совместного перемещения зажимов с титановым блоком, при этом один из зажимов связан с гидроцилиндром его перемещения, режущий инструмент установлен неподвижно на станине, а механизм совместного перемещения зажимов с титановым блоком выполнен в виде ползуна, связанного с основным рабочим гидроцилиндром и установленного на направляющих станины с возможностью перемещения относительно режущего инструмента и обеспечения контакта титанового блока с режущим инструментом по всей ширине титанового блока, при этом второй зажим смонтирован в выполненной в ползуне расточке. На ползуне выполнена призматическая опорная поверхность с зубцами, которая служит одним из зажимов. Это позволяет упростить конструкцию устройства и компактно собирать титановую стружку после резки блока.
Недостатком устройства является то, что при рабочих ходах происходит износ режущей кромки инструмента из-за неравномерного усилия, создаваемого титановым блоком на неподвижно установленный режущий инструмент, при этом блок смещается на столе, образуя наклонную плоскость в верхней части инструмента (инструмент теряет геометрию режущей кромки). При последующих рабочих ходах ползун с механизмом зажима и блоком приподнимаются за счет зазоров между направляющих станины и ползуном, а при обратном ходе режущая плоскость с ползуном (несколько десятков тонн) скользит по ножу, в результате чего происходит нагрев инструмента и блока, что сказывается на стойкости режущего инструмента и на качестве получаемого губчатого металла, кроме того, на горизонтальных направляющих устройства скапливается титановая крошка, что приводит к интенсивному износу элементов скольжения.
Известно устройство для резки блока губчатого титана (патент РФ №2385205, опубл. 27.03.2010 г., бюл. №9), по количеству общих признаков принятое за ближайщий аналог-протитип и включающее станину, стол, жестко прикрепленный к станине и снабженный боковыми стенками для установки между ними блока, силовую раму, выполненную с возможностью вертикального перемещения в ней ползуна с режущим инструментом от гидроцилиндра и зажима блока губчатого титана с приводом перемещения с проставками, манипулятор с захватом для горизонтального перемещения блока по опорной поверхности стола с приводом от гидроцилиндра, подвижный упор, прикрепленный к силовой раме и обеспечивающий заданную величину срезаемого слоя. Данное устройство позволяет повысить скорость резки блока, снизить время монтажа и демонтажа режущего инструмента и повысить срок его службы, что позволит снизить простои на его замену и повысить производительность устройства. Кроме того, данное устройство позволяет производить повторное измельчение кусков губчатого титана, что приводит к исключению дополнительного оборудования для резки кусков блока губчатого титана. За счет исключения перегрева губчатого титана в процессе резки блока значительно улучшится его качество.
Недостатком устройства является то, что из-за неровной поверхности блока губчатого титана при установке его на стол происходит неравномерное смещение блока относительно плоскости реза, т.е. отсутствует возможность центровки блока как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях. Кроме того, из-за неровной поверхности стенок блока его скольжение по поверхности стола затруднено. Во время реза ножами поверхность реза сдвигается в центр блока и измельченные куски губчатого титана получаются по форме неравномерными, требующие дополнительного измельчения. При сдвиге реза происходит также застревание ножей в блоке, что приводит к остановке устройства. Все это приводит к увеличению времени переработки блока и к снижению производительности устройства.
Технический результат направлен на устранение недостатков прототипа и позволяет повысить производительность устройства за счет снижения времени переработки блока, так как новая конструкция устройства для резки позволяет более прочно закрепить его на поверхности стола, исключить ломку блока титановой губки на куски во время среза блока ножами, получить ровные куски однородного размера. Кроме того, поднятие противоположной от среза части блока на определенную высоту позволяет увеличить скорость движения блока и тем самым повысить производительность работы устройства.
Технический результат достигается тем, что устройство для резки блока губчатого титана, включающее станину, стол, жестко прикрепленный к станине и снабженный стенками для установки блока, силовую раму, выполненную с возможностью вертикального перемещения в ней ползуна с режущим инструментом с помощью привода от гидроцилиндра, зажим, контактирующий упорной поверхностью с блоком губчатого титана и с другой стороны с приводом перемещения, манипулятор, установленный на столе для горизонтального перемещения блока по опорной поверхности стола и соединенный с приводом от гидроцилиндра, новым является то, что манипулятор выполнен в виде платформы с боковыми держателями, снабженными роликами с вертикальной и горизонтальной осью вращения, на платформе установлен рычаг, на конце которого выполнена опора с возможностью подъема верхушки блока на высоту до 350 мм и удержания его в этом положении до начала реза блока, контактирующая в исходном положении с опорной поверхностью стола, стенки стола выполнены в виде боковин с образованием призмы, рабочая поверхность которой в зоне резания снабжена сменной пластиной, выполняющей роль неподвижного ножа с возможностью установки ее на заданный угол; с внешней стороны боковины выполнен горизонтальный паз для размещения в нем взаимно перпендикулярных направляющих для перемещения по ним боковых держателей манипулятора.
Кроме того, на боковинах в зоне резания с внешней стороны установлены кронштейны, передающие распорные усилия при резке блока на силовую раму.
Кроме того, сменная пластина установлена на угол, равный 50-70°.
Кроме того, на упорной поверхности зажима выполнена пирамидальная насечка высотой 50-60 мм с углом в месте контакта с блоком, равным 60-90°.
Кроме того, рычаг соединен с отдельным приводом от гидроцилиндра.
Выполнение манипулятора определенной конструкции в виде платформы с боковыми держателями, снабженными роликами с вертикальной и горизонтальной осью вращения, с установленным на платформе рычагом, на конце которого выполнена опора с возможностью подъема верхушки блока на определенную высоту до 350 мм и удержания его в этом положении до начала реза блока, позволяет увеличить скорость движения блока и тем самым повысить производительность работы устройства.
Выполнение стенок стола в виде боковин с образованием призмы, рабочая поверхность которой в зоне резания снабжена сменной пластиной, выполняющей роль неподвижного ножа с возможностью установки ее на заданный угол, с внешней стороны боковины выполнен горизонтальный паз для размещения в нем взаимно перпендикулярных направляющих для перемещения по ним боковых держателей манипулятора, позволяет более прочно закрепить блок на поверхности стола, исключить ломку блока титановой губки на куски во время среза блока ножами, получить ровные куски однородного размера и тем самым повысить производительность работы устройства.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-исследовательским источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными (идентичными) всем существенным признакам изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном устройстве, изложенных в пунктах формулы изобретения.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «новизна».
Для проверки соответствия заявленного изобретения условию «изобретательский уровень» заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного устройства и способа его монтажа. В результате поиска не было обнаружено новых источников и заявленные объекты не вытекают явным образом для специалиста, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований для достижения технического результата.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «изобретательский уровень».
На фиг.1-6 показано устройство для резки блока губчатого титана, причем:
- на фиг.1 изображен общий вид устройства в момент начала реза,
- на фиг.2 - вид сверху на устройство, момент загрузки блока,
- на фиг.3 - разрез по столу и манипулятору (разрез А-А),
- на фиг.4 - разрез по столу в зоне резания (разрез Б-Б),
- на фиг.5 - выносной вид В по рычажному механизму,
- на фиг.6 - выносной вид Г по насечке зажима.
Устройство включает станину 1 с рабочей поверхностью 2, режущий инструмент 3, установленный на ползуне 4, стол 5 для установки блока 6, силовую раму 7, включающую проставки 8 и выполненную с возможностью вертикального перемещения в ней ползуна от гидроцилиндра 9, и зажима 10 блока губчатого титана с приводом от гидроцилиндра 11, манипулятор 12 с упором 13 с приводом от гидроцилиндра 14, выполненный в виде платформы 15 с боковыми держателями 16, снабженными роликами 17 с вертикальной и горизонтальной осью вращения, на платформе установлен рычаг 18 с приводом от гидроцилиндра 19, на конце которого выполнена опора 20, контактирующая в исходном положении с опорной поверхностью стола 21. На столе установлены боковины 22, образующие призму 23, рабочая поверхность которых в зоне резания снабжена сменной пластиной 24, выполняющей роль неподвижного ножа с возможностью установки на заданный угол X, равный 50-70°. С внешней стороны боковин имеются горизонтальные пазы 25 с установленными в них взаимно перпендикулярными направляющими 26 для перемещения манипулятора, а в зоне резания установлены кронштейны 27, передающие распорные усилия Р при резке блока на проставки 8 силовой рамы. На упорной поверхности 28 зажима выполнена насечка 29 высотой Н, равной 50-60 мм, с углом λ, равным 60-90° в месте контакта с блоком, для надежной фиксации блока и его кусков при измельчении и для додрабливания кусков 31, емкость для сбора дробленого материала 30.
Пример работы устройства для резки блока губчатого титана.
Ползун 4, к которому жестко прикреплен режущий инструмент 3, например нож, устанавливают с помощью гидроцилиндра 9 в крайнее верхнее положение в раме 7. Блок 6 губчатого титана устанавливают на поверхность 21 стола 5. С помощью гидроцилиндра 14 перемещают манипулятор 12 с держателями 16, установленными на роликах 17 на направляющих 26 в пазы 25, до соприкосновения с упором 13 блока 6, далее включают гидроцилиндр 19, который приводит в движение рычаг 18, размещенный на платформе 15 манипулятора 12. Опора 20 рычага 18 поднимает верхушку блока 6 до нужного положения L, равного 350 мм. Далее блок 6 перемещают манипулятором 12 на рабочую поверхность 2 станины 1 до выдвижения торца блока 6 за плоскость резания на необходимую величину, при этом начальная, цилиндрическая часть блока расположена в зоне сменных пластин 24 боковин 22 без зазоров. Это означает, что проделанные манипуляции с блоком 6 выставили его торец параллельно плоскости реза, как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскости.
В рабочие гидроцилиндры 9 подают давление, и ползун 4 с режущим инструментом 3, например ножом, совершает рез дефектного слоя. После окончания реза ползун 4 с режущим инструментом 3 поднимают в верхнее положение, убирают контейнер 30 с дефектной губкой, устанавливают другой контейнер 30 для приема качественной губки. Далее настраивают устройство на послойную резку блока. Во время резки блока при прохождении режущего инструмента 3 ниже горизонтальной оси блока 6 происходит отрыв больших кусков 31 губчатого титана, при этом возникают значительные распорные усилия Р, воздействующие на смежные пластины 24 рабочих поверхностей призм 23 в точках контакта, расположенных под углом X, равным 60°, для удержания боковин 22 от перемещения с внешней стороны установлены кронштейны 27, передающие распорные усилия на проставки 8 силовой рамы 7. Окончательное измельчение кусков верхушки блока 6 происходит за счет пирамидальной насечки 29, выполненной на упорной поверхности 28 зажима 10 высотой H, равной 55 мм, с углом λ в месте контакта с блоком 6, равным 60°. Зажим 10 приводят в движение с помощью гидроцилиндра 11.
Таким образом, предложенное устройство для резки блока губчатого титана позволяет повысить производительность устройства за счет снижения времени переработки блока, так как новая конструкция устройства для резки позволяет более прочно закрепить его на поверхности стола, исключить ломку блока титановой губки на куски во время среза блока ножами, получить ровные куски однородного размера. Кроме того, поднятие противоположной от среза части блока на определенную высоту позволяет увеличить скорость движения блока и тем самым повысить производительность работы устройства.