Стружкодробление и
удаление 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 | ||
Токарный Сверлильный Расточной и карусельный Фрезерный |
24,8 55,9 30,6 36,7 |
7,6 14,2 7,8 9,3 |
Строгальный Долбежный и протяжной Прочие |
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 l
l V V V l |
Элементообразная мелкая крошка, кусочки высечки Элементообразная в виде витков, нагартованная (колечкообразная) Автоматный жгутик, мелкий вьюн Средний вьюн диаметром 100…200 мм сечением 20…30 мм2
Крупный вьюн сечением 40…50 мм2
Саблевидная с однослойными витками диаметром до 1 м и сечением до 100 мм2
|
Чугун ковкий 1,6…1,7 Чугун серий 1,9…2,0 Сталь 1,0…1,5 Алюминий 0,75 Сталь 0,6 Алюминий 0,207 Бронза 0,7 Сталь 0,5…0,6 Алюминий 0,17…0,2 Бронза 0,6…0,7 Сталь 0,3…0,5 Алюминий 0,1….0,14 Сталь 0,2…0,25 Алюминий 0,07 Сталь 0,15…0,2 |
Всех видов То же Фрезерные, протяжные, строгальные Зубообрабатывающие, дисковые пилы Токарные, карусельные, револьверные, сверлильные и др. Токарные автоматы и полуавтоматы, револьверные Сверлильные, револьверные, токарные, карусельные, расточные и строгальные Крупные токарные и карусельные То же |
Таблица 3
Тип конвейеров в зависимости от группы стружки
| Тип конвейера | Группа стружки | |||||
| 1 | 11 | 111 | 1У | У | У1 | |
Скребковый Одновинтовой Двухвинтовой Пластинчатый Ершово-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
Основные технические характеристики винтовых
конвейеров для транспортирования стружки
| Модель | Ширина настила, мм | Максимальная длина, м | Количество транспортируемой стружки, т·ч |
КВ-1 КВ-2 |
1 2 |
100 100 |
1 2 |
Таблица 6
Основные технические характеристики скребковых
конвейеров для транспортирования стружки
| Модель | Ширина настила, мм | Максимальная длина, м | Количество транспортируемой стружки, т·ч |
КСС-320 КСС-500 КС-300В вертикально-замкнутый для транспортирования, дробления и сортировки стружки |
320 500 300 |
85 85 100 |
1 5 1,5 |
- для систем с площадью 2000…3000 м2
и количеством стружки 300…600 кг/ч необходимо применять транспортные системы со специальной тарой, установленной в конце систем.
Стружкоуборочные конвейеры можно монтировать под полом в каналах, перекрытых бетонными плитами или металлическими решетками, а также на полу на специальных металлоконструкциях. На рис. 50 и 51 приводятся скребковые и шнековые конвейеры для транспортирования и удаления стружки из производственной зоны.
Каналы для шнековых, пластинчатых или скребковых транспортных конвейеров перекрываются съемными плитами, загрузочные отверстия – решетками с ячейками 25 х 25 мм для чугунной стружки и откидными люками для стальной.
В местах с высоким уровнем грунтовых вод необходимо предусмотреть гидроизоляцию подземной части каналов и туннелей. Пол туннелей, основание и стенки каналов должны быть защищены гидроизоляцией, исключающей возможность проникновения в бетон СОЖ, попадающей вместе со стружкой.
Для транспортирования эмульсированной стружки основание каналов должно быть спрофилировано с уклоном не менее 2 % в сторону стока эмульсии.
Линейные стружкоуборочные конвейеры следует располагать в непроходных каналах, которые рекомендуется гидроизолировать облицовкой листовой сталью толщиной 4…6 мм.