Предыдущая     |         Содержание     |    следующая

Безопасность при работе на станках

Форма, направление потока стружек и типовые пылестружкоприемники

Токарные станки

Поток стружек и пылевых частиц вблизи зоны резания имеет сложную геометрическую форму, изменяющуюся в зависимости от величины подачи и в меньшей степени от скорости резания. При малых подачах (до 0,2 мм/об) и больших скоростях резания (более75 м/мин) сечение потока близко к окружности.

При этих условиях поток вблизи зоны резания имеет форму конуса с вершиной у места отделения, т. е. у лезвия резца (рис. 44). По мере увеличения подачи поток стружек и пылевых частиц приобретает все более эллиптическое сечение, приближаясь к передней поверхности резца. При подачах s = 0,4—0,5 мм/об поток стружек ложится на переднюю поверхность резца и становится плоским. Таким образом, величина подачи 5 оказывает значительное влияние на отклонение потока стружки от передней поверхности резца.

при точении других, указанных выше хрупких материалов. Логически это объясняется тем, что латунь является наименее хрупким и малопылящим материалом, а графит — наиболее хрупким и сильно пылящим. Кинетическая энергия элементных латунных стружек значительно больше по сравнению с кинетической энергией частиц графита. Однако следует иметь в виду, что хотя при точении латуни интенсивность пылеобразования относительно невелика, эта пыль содержит свинец, т. е. является более опасной, чем пыль графита.

Для решения задачи по улавливанию и удалению стружки и пыли из зоны резания необходимо было выявить направление потока стружек и пылевых частиц еще и в плане . Результаты этих исследований приведены на рис. 45. При малых радиусах при вершине резца r и отношении глубины резания t к r больше единицы поток стружек в плане отделяется перпендикулярно главной режущей кромке резца; при больших радиусах r и отношении глубины резания t к г меньшем единицы, а также при наличии двухлезвийной заточки (например, резцы Колесова) поток стружек в плане отделяется под меньшим углом к главной режущей кромке резца.

На рис. 46 показано в качестве примера направление потоков элементной стружки и пылевых частиц, образующихся при наружном точении и расточке латунных труб одновременно. В данном случае образуются два потока, движущихся под углом 90° друг к другу, и улавливание их не простая задача.

Результаты наших исследований и в частности установленные закономерности формообразования и направления потоков стружек к пылевых частиц послужили основой создания рассматриваемых далее пылестружкоприемников, обеспечивающих улавливание элементных стружек и пылевых частиц при наружном продольном точении, торцевании и растачивании отверстий в заготовках из хрупких материалов.

На рис. 47 показана принципиальная схема устройства резца-пылестружкоотводчика ВЦНИИОТ-4, предназначенного для наружного продольного и поперечного точения (торцевания) изделий из хрупких материалов. В данном случае применена специальная полая державка 1 и короткий сменный резец 5, закрепленный на рифлениях пластинки 4 болтом 3. Таким образом, державка и резец в собранном виде образуют канал, входное отверстие которого расположено над передней гранью резца, в непосредственной близости к режущей кромке. Канал пылестружкоотводчика в процессе точения сочленен с воздуховодом 2, через который проходит поток воздуха, создаваемый вентилятором. Таким образом, в зоне резания создается непрерывное движение воздуха в сторону входного отверстия пылестружкоотводчика.

При точении различных хрупких материалов на различных режимах резания поток стружки и пылевых частиц, обладающий значительной кинетической энергией, входит в канал под разными углами к передней поверхности резца, как это определено исследованиями.

Следствием взаимодействия этих сил является резкое искривление траектории движения элементной стружки (и всего потока), прижатие ее к криволинейной поверхности канала державки и скольжение вниз, в воздухопровод 2. Сменный резец 5 может выполняться в виде отогнутого проходного резца или подрезного и позволяет осуществлять продольное наружное точение и подрезку торца с удалением стружки и пыли непосредственно от режущего инструмента. По мере уменьшения резца, в связи с его переточками, он устанавливается на рифлении пластинки 4 и закрепляется болтом 3 в новом положении. Переточка осуществляется с помощью специальной державки (рис. 48).

Резец-пылестружкоприемник ВЦНИИОТ-4 прошел длительные лабораторные и производственные испытания и внедрен на ряде заводов. Испытания его проведены также ВНИИ на виброустойчивость, стойкость и эффективность удаления пыли и стружки из зоны резания с положительными результатами. Так, эти испытания показали, что виброустойчивость резца-пылестружкоприемника ВЦНИИОТ-4 не уступает виброустойчивости обычного резца с напайкой твердосплавной пластинкой; эффективность удаления элементной стружки достигает 99,9%, а запыленность воздуха резко снижается и в 2—3 раза ниже санитарных норм.

В приложении 3 приведены различные экспериментальные модификации резцапылестружкоотводчика, выполненные под руководством автора. Следует отметить, что экспериментальная модификация 1 была первым нашим решением, позволившим провести серию экспериментальных исследований по эффективности удаления пыли и элементной стружки из зоны резания при обработке различных материалов (латуни, хрупкой бронзы, чугуна, графита, карболита, стеклопластика и др.) и убедившим нас в правильности принятого комплексного решения проблемы нормализации условий труда станочников при обработке хрупких материалов.

Заслуживает внимания экспериментальная модификация 4 с использованием четырехгранной неперетачиваемой пластинки ВНИИ. В данном случае, в связи с отрицательным передним углом резца, эффективность удаления элементной стружки была несколько меньше, чем при работе модификацией 1 и резцом-пылестружко-отводчиком ВЦНИИОТ-4 (см. рис. 47). Однако применение многогранных неперетачиваемых пластинок в резцах-пылестружкоотвод-чиках с экономической точки зрения заслуживает серьезного внимания, при условии создания механического крепления режущей пластинки, обеспечивающего положительный передний угол резца и отсутствие на его внешней стороне (в канале) препятствий движению потока стружек.

При решении задачи удаления пыли и стружки при расточке отверстий в заготовках из хрупких материалов был также принят принцип улавливания, основанный на закономерностях формообразования и направления движения потока стружек и пылевых частиц.

На рис. 49 приведена принципиальная схема устройства расточной оправки пылестружкоотводчика ВЦНИИОТ-5. В этом устройстве также применена полая державка (оправка) 1 и стандартный расточной резец 2, закрепленный в державке болтом 3. Для улавливания потока стружек и пыли в державке у головки резца предусмотрено входное (всасывающее) отверстие прямоугольной формы, расположенное над передней гранью резца Это отверстие соединено с каналом державки (оправки). Поток-стружек и пылевых частиц, отделяющийся от режущей кромки инструмента, входит в канал и, отражаясь от его гладких стенок, несколько теряет скорость. Канал резцедержавки соединен с воздуховодом, и поступившие в канал стружки и пылевые частицы попадают под влияние воздушного потока и уносятся им за пределы станка к месту их отделения от воздуха. Как и в предыдущем случае, в зоне резания создается значительная скорость движения воздуха в сторону входного отверстия пылестружкоприемника, что обеспечивает полное улавливание пылевых частиц и отклонение легких стружек в сторону всасывающего отверстия. Конструктивно такие оправки-пылестружкоотводчики могут выполняться (в зависимости от конкретных условий) для токарно-винторезных станков, револьверных и расточных.На рис. 50 показана расточная оправка-пылестружко отводчик, разработанная применительно к условиям расточки отверстий в латунных трубах на токарно-револьверных станках (ГПЗ-1). Оправка-пылестружкоотводчик закрепляется в револьверной головке станка, что позволяет обрабатывать отверстия различного диаметра. Следует отметить, что в данном случае производится одновременно расточка и наружная обработка. Стружка при наружном точении удаляется модернизированным резцом-пыле-стружкоотводчиком ВЦНИИОТ (рис. 51).

На рис. 52 показана схема комбинированного пневматического резца пылестружкоприемника ВЦНИИОТ, предназначенного для удаления пыли и стружки хрупких материалов при расточке отверстий и наружной обработке крупногабаритных изделий без поворота резцедержателя. Этот пневматический пылестружкоприемник состоит из полой оправки i, закрепленной в резцедержателе токарного станка, и двустороннего резца 4, закрепленного болтом 3. В головке оправки 1 выфрезеровано два паза 2, закрытых изогнутыми пластинками 5.

Таким образом, у головок резца образовано два канала, соединенных с магистральным каналом оправки. Правый конец оправки посредством гибкого рукава присоединяется к групповой или индивидуальной отсасывающей установке. В процессе расточки или наружной обработки воздух всасывается через оба канала, что обеспечивает нормальную работу пневмотранспортной сети. Экспериментальные исследования в лабораторных условиях показали высокую эффективность удаления стружки и пыли от резцов при обработке хрупких сильно пылящих материалов.

Для современного машиностроительного производства с быстро изменяющимися технологическими процессами изготовления различных изделий на металлорежущих станках и конструктивными особенностями самих станков, отличающихся к тому же большим разнообразием, невозможно в данном объеме книги привести хотя бы основные конструктивные решения резцов и оправок пылеструж-коотводчиков.

Рассмотрим поэтому основные положения по их созданию на следующем примере. Так, необходимо обеспечить удаление элементной стружки и пыли при последовательном выполнении операций — наружное продольное точение, расточка отверстия и подрезка торца на токарном станке без поворота резцедержателя.

Решение этой задачи приведено на рис. 53. В данном случае пришлось конструировать сложную оправку, состоящую по существу из описанных выше элементов (см. рис. 47, 52). При конструировании была учтена особенность этого комбинированного пылестружко-приемника и предусмотрена внутри основого канала подвижная трубка 1, выполняющая роль переключающего клапана. При наружной обработке и расточке отверстия трубка 1 перекрывает входное отверстие бокового тшлестружкоприемника, а воздух всасывается только через каналы в головке резца. При подрезке торца трубка 1 перемещается влево и защелкивается кнопкой 2. В этом случае воздух поступает, главным образом, через входное отверстие бокового пылестружкоприемника, обеспечивая отсос элементной стружки и пыли при торцевании заготовки.