и способ крепления пылестружкоприемников на
Форма, размер и способ крепления пылестружкоприемников на станке не должны затруднять наблюдение за зоной резания и обеспечивать быстрый съем режущего инструмента для заточки и переналадки.
Пылестружкоприемники для токарных станков целесообразно встраивать в державки режущего инструмента, для многошпиндельных сверлильных станков — в кондукторные плиты. Пылестружкоприемники для фрезерных станков должны обеспечивать защиту от случайного прикосновения к вращающейся фрезе. Для станков с программным управлением пылестружкоприемники целесообразно выполнять органически связанными с режущим инструментом или предусматривать устройства, обеспечивающие автоматический ввод пылестружкоприемника в зону резания при вводе режущего инструмента.
Типовые решения наиболее эффективных пневматических приемников для токарных операций приведены на рис. 6, 7.
Транспортная сеть (трубопроводы) служат для перемещения стружки и пыли из пылестружкоприемников в стружкоотделитель.
Рис. 6. Схема устройства резца-
пылестружкоприемника
а)
б)
Рис. 7. Схема пылестружкоприемника:
а — при наружном точении; б — при растачивании
Стружкоотделитель предназначен для отделения стружки и крупных частиц пыли от воздуха и выдачи их в стружкосборник или на транспортер для перемещения к месту сбора. В качестве стружкоотделителей обычно применяются циклоны.
Пылеотделители (фильтры) применяют для задержания мелких пылевых частиц. Тип пылеотделителя выбирается в зависимости от дисперсного состава и предельно допустимого содержания пыли в воздухе рабочей зоны после очистки фильтром, а также физико-химического состава пыли (влажности, липкости, волокнистости, температуры, взрываемости, воспламеняемости и т.д.). В качестве пылеотделителей могут использоваться сухие фильтры (рукавные) и мокрые (водяные или масляные), а также электрофильтры.
Побудитель тяги используют для создания в сети соответствующих скоростей воздуха при заданной производительности. В пневматической системе в качестве побудителя тяги воздуха применяют центробежные вентиляторы среднего и высокого давления и вакуум-насосы.
Изучение статистических материалов о травматизме показывает, что одной из причин несчастных случаев, связанных с воздействием стружки и пыли на организм станочника, является незнание последствий этого воздействия, а в некоторых случаях пренебрежение опасностью, неоправданный риск работы без средств защиты. Это относится и к проектировщикам и создателям станков, которые иногда игнорируют установленные предельно допустимые нормы запыленности и требования безопасности, предусмотренные ГОСТ.
Одной из самых распространенных систем удаления пыли и стружки от режущих инструментов является пневматическая система. Основными элементами пневматической системы удаления пыли и стружки от режущих инструментов являются: специальные пылестружкоприемники, транспортная сеть, стружкоотделитель, пылеотделитель (фильтр) и побудитель тяги воздуха (рис. 4).
Рис. 4. Схема пневматической системы удаления пыли
и стружки от режущих инструментов:
1 — пылестружкоприемник; 2 — транспортная сеть;
3 — стружкоотделитель; 4 — пылеотделитель;
5 — побудитель тяги воздуха (вентилятор)
Пылестружкоприемники — начальный элемент пневматической системы. Они должны обеспечивать наиболее полное улавливание пыли и стружки непосредственно в зоне резания. Это достигается конструкцией приемника, расположенного вблизи режущего инструмента, и рациональным взаимодействием воздушных потоков и потока стружки и пыли (рис. 5).
При проектировании пылестружкоприемников необходимо учитывать форму, направление и кинетическую энергию потока стружки и пыли, форму, размер и массу элементной стружки.
Рис. 5. Пылестружкоприемник
для шлифования
Входное отверстие пылестружкоприемника следует располагать встречно к направлению потока стружки и пыли. Геометрическая форма входного отверстия предпочтительна прямоугольная, ближе к квадрату. В отдельных случаях (для сверления) возможно применение щелевых приемников с входным отверстием в виде окружности. Расстояние от рабочей части режущего инструмента до входного отверстия пылестружкоприемника должно быть минимальным.
Закономерности направления потоков стружки и пылевых частиц. При точении, фрезеровании и сверлении хрупких материалов от обрабатываемого изделия отделяется поток стружек и пылевых частиц, имеющих сложную геометрическую форму, меняющуюся с изменением условий резания. При точении на малых подачах (S£0,15 мм/об.) и больших скоростях резания (V>80 м/мин) форма потока близка к форме конуса с вершиной у режущей кромки инструмента. При увеличении подачи (S=0,4…0,5 мм/об.) поток «ложится» на переднюю грань резца и становится плоским. При фрезеровании основной поток стружки и пыли имеет в зоне резания форму, приближающуюся к форме клина. При фрезеровании цилиндрическими и дисковыми фрезами направление потока стружки и пыли определяется направлением вращения фрезы; при фрезеровании торцовыми фрезами — характером фрезерования (встречное или попутное) и режимами резания. При сверлении поток элементной стружки имеет воронкообразную, колоколообразную или более сложную форму в зависимости от направления подачи сверла (сверху вниз, снизу вверх и т.д.).
Количество воздуха, необходимое для непрерывного удаления стружки и пыли из пылестружкоприемников и перемещения по трубопроводам, зависит от количества стружки и пыли, отделяемой от обрабатываемой детали в единицу машинного времени. Эта зависимость выражается формулой
где GВ — необходимое количество воздуха, кг/ч; Gc — количество стружки, отделяющейся от обрабатываемой детали, кг/ч (машинного времени); m — концентрация смеси, кг/кг (отношение массы перемещаемого материала к массе воздуха, транспортирующего этот материал), для различных обрабатываемых материалов и различных форм стружки m различно.
Экспериментальные исследования показали, что для элементной стружки, образующейся при точении хрупких материалов, целесообразна концентрация смеси m £ 1, т.е. на 1 кг стружки следует предусматривать не менее 1 кг воздуха.
Для элементной стружки неметаллических материалов, имеющих меньший удельный вес (графит, текстолит и др.), дающих стружку в виде хлопьев, следует принимать концентрацию смеси m £ 0,5, т.е. на 1 кг стружки следует принимать не менее 2 кг воздуха.
Минимальный объем воздуха, необходимый для транспортирования стружки, обычно определяется по формуле
где gВ — плотность воздуха при температуре перемещаемой смеси, кг/м3; при нормальной температуре, т.е. температуре перемещаемой смеси +20 °С, g = 1,2 кг/м3.
При перемещении горячей стружки, например, металлической, образующейся при высоких режимах резания, в расчет следует вводить поправку на температуру транспортируемой смеси.
Масса элементной стружки и пыли, отделяющихся от обрабатываемой детали в единицу машинного времени, определяется принятыми режимами резания и удельным весом обрабатываемого материала. Например, при точении различных материалов объем снимаемого слоя
а масса снимаемой стружки и пыли
или
где F — кольцевая площадь снимаемого слоя, см3; s — подача, см/об.; n — частота вращения обрабатываемого изделия, об./мин; g — удельная масса обрабатываемого материала, г/см3.
При фрезеровании различных материалов цилиндрическими и дисковыми фрезами объем снимаемого слоя
а масса снимаемой стружки
где sM — минутная подача, мм/мин; t — глубина фрезерования, мм; В — ширина фрезерования, мм; g — удельная масса обрабатываемого материала, г/см3.
Скорость воздушного потока и объем воздуха, необходимые для удаления (транспортировки) по трубопроводам элементной стружки и пыли, являются исходными параметрами для расчета пневмотранспортной системы.
По объему воздуха LВ и транспортной скорости vТ определяется сечение трубопроводов
При этом следует иметь в виду конструктивные соображения, размер транспортируемой элементной стружки, стандарты на трубы и т.д. Для станков среднего размера и более крупных не следует принимать трубопроводы, с внутренним диаметром менее 50 мм.
