Стружкодробление иудаление отходов
производства
При обработке резанием большинства труднообрабатываемых материалов и прежде всего жаропрочных и нержавеющих сталей и сплавов образуется сливная стружка. Наматываясь на вращающиеся и поступательно движущиеся узлы станков и инструментов, попадая в зазоры, она препятствует работе как автоматизированного, так и универсального оборудования и является причиной преждевременного износа и аварий станков и приспособлений. Будучи нагретой до высокой температуры, она представляет опасность для рабочего и является причиной травм. Помимо этого, сливная стружка загромождает цеховое пространство и создает большие трудности при последующей транспортировке и переработке.
Стабильность удаления стружки со станка обеспечивается двумя способами: дробление стружки непосредственно в зоне резания и удаление стружки из рабочего пространства.
Способы дробления стружки
Форма стружки удобная для удаления из рабочей зоны технологического оборудования в настоящее время является важнейшей характеристикой процесса резания. Особенно остро вопрос дробления стружки возник в связи с внедрением в производство малолюдных технологических процессов на автоматических линиях, автоматах и ГПС, что вызвало необходимость создания простых и вместе с тем надежных средств дробления или завивания стружки .
В настоящее время металлообрабатывающая промышленность располагает различными средствами воздействия на форму и размеры стружки, которые базируются на кинематическом (прерывистом) и некинематическом (непрерывном) методах. Некинематический метод дробления стружки основан на создании условий, обеспечивающих изменение механических свойств и возникновение дополнительных местных напряжений в сечении стружки при неизмененных кинематических параметрах процесса резания. Некинематический метод включает в себя способы, оказывающие механическое и физическое воздействие на процесс стружкообразования. Кроме того, дробление стружки может достигаться путем подбора соответствующих режимов резания, создания специальных марок сталей и сплавов для заготовок и разработки технологических режимов их термической обработки.
К механическим способам дробления стружки следует отнести:
- специальные типы заточек передней грани режущего инструмента, такие как выкружки, порожки, круглые, секторные и продольные лунки, отрицательные фаски на главной и вспомогательной режущих кромках, которые обеспечивают необходимый характер завивания стружки, и принудительное направление ее на обрабатываемую поверхность заготовки .
- различные типы стружкозавивающих и стружколомающих устройств, являющихся препятствием на пути движения сходящей стружки, вызывая ее дополнительную деформацию и снижение пластических свойств;
- опережающую пластическую деформацию обрабатываемой поверхности, получаемую за счет нанесения прямозубой, винтовой или косозубой накаткой рисок, ослабляющих сечение стружки и являющихся концентраторами напряжений;
- предварительную подготовку обрабатываемой поверхности заготовки путем нанесения стружкоразделительной канавки или локального физического воздействия (высоко или низкотемпературного, а также деформационного воздействий) .
К способам физического воздействия на процесс резания, обеспечивающим дробление стружки, относятся электроискровой разряд, следующий за основной механической обработкой и создающий интенсивное тепловое воздействие, разрушающее стружку; предварительный периодический подогрев зоны резания с нанесением стружкоразделительных канавок кратковременным импульсом тока плазматрона; электродуговое распределение стружки, подаваемой в ориентированном состоянии в зону термического влияния дуги.
Более надежное и эффективное дробление стружки при возможных изменениях режимов резания и механических свойств обрабатываемого материала в процессе обработки высокопрочных, жаропрочных материалов и пластичных сплавов возможно только кинематическими способами, когда создаются колебательные движения инструмента или заготовки в направлении подачи .
Система стружкоудаления
При наличии мелкодробленой стружки процесс ее удаления из рабочего пространства не вызывает затруднений и конструктивно решен в виде применяющихся с успехом на многих станках и автоматических линиях шнековых устройств. Комплексную механизацию уборки и переработки стружки осуществляют в следующей последовательности: сначала стружку удаляют из зоны резания станков, затем транспортируют линейным транспортером до магистрального и перемещают на участки переработки. Все транспортные средства в механическом цехе расположены обычно ниже уровня пола. Если необходима гибкость в переоборудовании производства, то нет необходимости в создании капитальных транспортеров для перемещения стружки. Стружку из поддона станка собирают в специальную тару, а затем, используя транспортные средства, вывозят ее в зону брикетирования. Известны два способа брикетирования стружки – холодное брикетирование на гидропрессах и горячее под молотом. В целях упрощения транспортировки переработку стружки рационально вести в непосредственной близости от места ее образования. Поэтому применение горячего брикетирования менее рационально, прежде всего, из-за возникновения в механических цехах ударных воздействий.
Количество стружки зависит от типа металлорежущего оборудования (табл. 1), припусков на обработку заготовки, вида применяемого инструмента. Различают стружку в виде мелкой крошки, кусочков, высечки, колечек, жгутика, мелкого, среднего и крупного вьюна, саблевидную.
Данные по видам стружки в зависимости от материала заготовки и металлорежущего оборудования приведены в табл. 2. Применяемость конвейеров в зависимости от группы стружки приведена в табл. 3. Технические характеристики серийных конвейеров приведены в табл. 4 - 6.
Выбор схемы транспортирования стружки в ГПС зависит от общей системы стружкоудаления в цехе. При отсутствии общей системы стружкоудаления необходимо руководствоваться следующим:
- для систем, расположенных на площади 300…500 м2, с количеством стружки до 300 кг/ч целесообразно устанавливать линейные конвейеры для линии станков, а в конце линии – емкости для сбора стружки;
Таблица 1
Количество стружки в зависимости от типа
металлорежущего станка
| Станок | Количество стружки от одного станка | Станок | Количество стружки от одного станка | ||
| т/год | кг/ч | т/год | кг/ч | ||
| ТокарныйСверлильныйРасточной и карусельныйФрезерный | 24,8 55,9 30,6 36,7 | 7,6 14,2 7,8 9,3 | СтрогальныйДолбежный и протяжнойПрочие | 62,4 33,0 10,7 | 15,8 8,4 2,7 |
Таблица 2
Характеристика стружки в зависимости от материала
и типа металлорежущих станков
| Стружка | Масса 1м3 стружки, т. из различных материалов | Станки, на которых образуется стружка данного вида | |
| Груп-па | Вид | ||
l l l l l ll VVV l | Элементообразная мелкая крошка, кусочки высечкиЭлементообразная в виде витков, нагартованная (колечкообразная)Автоматный жгутик, мелкий вьюнСредний вьюн диаметром 100…200 мм сечением 20…30 мм2Крупный вьюн сечением 40…50 мм2Саблевидная с однослойными витками диаметром до 1 м и сечением до 100 мм2 | Чугун ковкий 1,6…1,7Чугун серий 1,9…2,0Сталь 1,0…1,5Алюминий 0,75Сталь 0,6Алюминий 0,207Бронза 0,7Сталь 0,5…0,6Алюминий 0,17…0,2Бронза 0,6…0,7Сталь 0,3…0,5Алюминий 0,1….0,14Сталь 0,2…0,25Алюминий 0,07Сталь 0,15…0,2 | Всех видовТо жеФрезерные, протяжные, строгальныеЗубообрабатывающие, дисковые пилыТокарные, карусельные, револьверные, сверлильные и др.Токарные автоматы и полуавтоматы, револьверныеСверлильные, револьверные, токарные, карусельные, расточные и строгальныеКрупные токарные и карусельныеТо же |
Таблица 3
Тип конвейеров в зависимости от группы стружки
| Тип конвейера | Группа стружки | |||||
| 1 | 11 | 111 | 1У | У | У1 | |
| СкребковыйОдновинтовойДвухвинтовойПластинчатыйЕршово-штан-говый | + + - - - | + + + - - | - - + + + | - - - + + | - - - + + | - - - + - |
| Примечание: Вариант возможный «+», вариант невозможный «-» | ||||||
Таблица 4
Основные технические характеристики пластинчатых
конвейеров с настилом «закрытый шарнир» для
транспортирования стружки
| Модель | Ширина настила, мм | Максимальная длина, м | Количество транспортируемой стружки, т·ч |
| КПШ-600 КПШ-800 | 600 800 | 200 200 | 4 6 |
Таблица 5