Устройство для дробления стружки при обработке резанием на токарном станке
CHIP CRUSHING DEVICE FOR CUTTING ON LATHE

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для дробления стружки, образующейся при обработке резанием на токарных станках.
Известно устройство для дробления стружки описанное в патенте на изобретение RU 2641444, опубликовано 17.01.2018, в котором осуществляют механическую обработку стальной заготовки с дроблением стружки с помощью нагрева обрабатываемой поверхности детали лазерным лучом, который перемещают по этой заготовке. Недостатком предлагаемого изобретения является большое энергопотребление для нагрева значительной площади поверхности детали.
Известно устройство для точения труднообрабатываемых материалов описанное в патенте на полезную модель RU 164938, опубликовано 27.09.2015, в котором точение заготовки осуществляют при пропускании импульсов электрического тока между инструментом и обрабатываемой деталью. Это дает повышение производительности обработки детали за счет нагрева области заготовки, расположенной непосредственно в зоне контакта резца и обрабатываемой поверхности, что приводит к повышению пластичности материала заготовки, но не обеспечивает дробление стружки, так как импульсы электрического тока не проходят через стружку.
Решением, наиболее близким предложенному по технической сущности и достигаемому эффекту, является устройство описанное в А.С. №899284, опубликовано 23.01.82, «Способ дробления стружки при обработке резанием». В этом устройстве дробление стружки осуществляют путем ее плавления электрическим разрядом между пластинами (электродами) в момент минимального значения силы резания. Недостатком указанного изобретения является нестабильность стружкодробления и высокое энергопотребление. Нестабильность стружкодробления объясняется тем, что электрический разряд для дробления стружки возникает только тогда, когда стружка одновременно касается двух пластин (электродов) и не всегда может пройти через стружку. Высокое энергопотребление для дробления стружки вызвано тем, что используется мощный источник постоянного тока.
В связи с этим, важнейшей задачей является разработка нового устройства для дробления стружки при обработке резанием на токарном станке, позволяющего повысить стабильность дробления стружки и при этом снизить расход энергопотребления.
Технический результат предполагаемого устройства направлен на повышение стабильности дробление стружки при обработке резанием на токарном станке с помощью прямого пропускания импульсов электрического тока непосредственно через стружку со снижением энергопотребления.
Указанный результат достигается тем, что в устройстве для дробления стружки при обработке резанием на токарном станке, включающее источник электроэнергии, приемник для металлической стружки, согласно изобретению, источник электроэнергии выполнен в виде импульсного источника, один полюс которого соединен посредством первого гибкого кабеля с приемником для металлической стружки, а другой полюс служит для подключения второго гибкого кабеля с токарному станку, при этом приемник для металлической стружки выполнен в виде конуса из изолирующего материала с толщиной стенки 2÷5 мм, внутрь которого вставлен другой конус из электропроводного материала с толщиной стенки 1÷2 мм, а диаметр основания конуса D равен 30÷80 мм, причем соотношение диаметра основания конуса D к его высоте Н равна 0,8÷1,2.
Повышение стабильности дробления обеспечивается тем, что импульсы электрического тока пропускаются непосредственно через стружку. Приемник с толщиной стенки конуса из изолирующего материала t=2÷5 мм обеспечивает ему достаточную прочность и изолируют его от попадания высокого напряжения на землю, а конус из электропроводного материала с толщиной стенки 1÷2 мм также обеспечивает оптимальную прочность, что при других значениях значительно ниже. При соотношении диаметра основания конуса D к его высоте Н равна 0,8÷1,2 обеспечивается наилучший заход стружки в конус и ее дробление, что при других размерах будет менее эффективно. При этом, благодаря тому, что в предлагаемом устройстве используется импульсный источник, который срабатывает только в момент касания стружки стенки внутреннего конуса происходит снижение расхода электроэнергии по сравнению с источником постоянного тока указанного в прототипе.
На фиг. 1 представлено устройство для дробления стружки при обработке резанием на токарном станке.
Пример конкретной реализации предлагаемого изобретения поясняется фиг. 1, на которой показано устройство для дробления стружки при обработке резанием на токарном станке. Оно включает импульсный источник электроэнергии 1, формирующий импульсы электрического тока, приемник для металлической стружки 2, состоящего из наружного конуса 3, выполненного из изолятора, например, текстолита высотой Н, и основанием диаметром D и внутреннего конуса 4, выполненного из металла, например, меди, к которому подсоединен первый гибкий кабель 5, а второй гибкий кабель 6, идущий от другого полюса импульсного источника электроэнергии 1, служит для подключения к токарному станку 7 через болт резцедержателя 8. Стружка 9 образуется в процессе работы станка 7 при точении резцом 10 детали 11.
Устройство работает следующим образом. Предварительно включаем импульсный источник электроэнергии 1 и запасаем в нем энергию необходимую для нагрева и дробления стружки. Затем деталь 11 размещается в токарный станок 7 и производится ее точение резцом 10. Образовавшиеся при этом стружка 9 направляется в приемник 2. При касании стружки 9 внутреннего металлического конуса 4 происходит разряд импульса тока от импульсного источника электроэнергии 1 по кабелю 5 через стружку 9 и резец 10 на землю. Стружка 9 нагревается и в некоторых местах плавится или взрывается, в результате чего происходит ее разрушение и дробление. Пока новая образовавшиеся стружка снова доходит до приемника 2, импульсный источник электроэнергии 1 заряжается снова до необходимых параметров и снова готов к работе. Стружка 9 снова дробится при ее касании внутреннего металлического конуса 4. Цикл повторяется снова и снова пока идет процесс резания. Раздробленная стружка под собственным весом попадает в корыто станка.
Предлагаемое изобретение было опробовано при резании на токарном станке прутков из марок различных сталей диаметром 15÷80 мм. Использовался импульсный источник электроэнергии с запасаемой энергии до 10 кВт. Наружный конус приемника стружки был изготовлен из текстолита, наружный диаметр основания которого был равен D=80 мм, а высота конуса Н=100 мм (D/H=0,8). Толщина стенки этого конуса равна 4 мм, а толщина стенок металлического конуса, вставленного в текстолитовый конус, равна 2 мм. Работа устройства показало стабильное дробление стружки при различных скоростях резания и подачи резца.
Таким образом, применение описанного изобретения для дробления стружки при обработке резанием на токарном станке позволяет обеспечить повышение стабильности стружкодробления и снизить расход электроэнергии.