/
Автор: Власов А.Ф.
Теги: формообразование со снятием стружки молоты и прессы разделительные операции без образования стружки, дробление и измельчение, обработка листового материала, изготовление резьбы техника и технические науки в целом машиностроение металлорежущие станки режущие инструменты обработка материалов
Год: 1982
Текст
л. ВЛАСОВ удаление
ПЫЛИ И СТРУЖКИ
от режущих
инструментов
Третье издание, переработанное и дополненное
МОСКВА
« МАШИНОСТРОЕНИЕ »
1982
ББК ЗОн
В58
УДК 621.9 : 658.382.2
Рецензент д-р техн, наук проф, Г. И, ГРАНОВСКИЙ
Власов А. Ф.
В58 Удаление пыли и стружки от режущих инстру-
ментов.— 3-е изд., перераб. и доп.—М.: Маши-
ностроение, 1982. — 240 с., ил.
В пер.: 1 р. 20 к.
В книге дан анализ опасных и вредных производственных факто-
ров, возникающих при обработке различных материалов на металло-
обрабатывающих станках. Освещены результаты исследования интен-
сивности стружкообразования и загрязнения рабочих зон пылью обра-
батываемого материала; методы диагностики пылевой опасности.
Изложен отечественный и зарубежный опыт по защите станочников
от травм стружкой и пылевой опасности. Даиы основные положения
по расчету и проектированию пневматической системы удаления пыли
и стружки от режущих инструментов. Новое издание (2-е изд. 1966 г.)
значительно переработано в соответствии с системой стандартов безо-
пасности труда.
Книга предназначена для инженерно-технических работников
машиностроительных предприятий и проектных организаций.
2203000000-303 ББК ЗОн
В 038(01)-82 'И’3"82- 338. 6П5
© Издательство «Машиностроение», 1982 г.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Проблема обеспыливания и защиты от травм стружкой во взаи-
мосвязи с рациональным сбором и использованием отходов обра-
ботки различных материалов на металлообрабатывающих станках
и автоматических линиях продолжает оставаться в поле зрения
партийных, профсоюзных, научных, проектных организаций и
инженерно-технических работников предприятий машинострое-
ния. Несмотря на кажущуюся простоту задачи, специалисты раз-
личного направления ищут комплексного ее решения уже не одно
десятилетие. Решение этой задачи в значительной степени связано
с актуальной экономической проблемой —сокращением потерь
металла. По данным ЦСУ СССР \ только по черным металлам
(включая стальное и чугунное литье) отходы на предприятиях
11 машиностроительных министерств в 1978 г. составили около
12 млн., т, в том числе около 6 млн. т ушло в стружку. Велики еще
отходы в стружку при обработке на металлообрабатывающих стан-
ках цветных металлов и сплавов — латуни, бронзы, алюминия
и др. В Отчетном докладе ЦК КПСС XXVI съезду партии товарищ
Л. И. Брежнев, в частности, отметил, что «сокращение только
наполовину потерь и отходов в металлообработке было бы равно-
ценно 10-процентному увеличению производства готового проката
черных металлов».
Первостепенное социально-экономическое значение приобре-
тает широкое внедрение малоотходной технологии изготовления
заготовок, всемерное сокращение припусков на механическую об-
работку. Одновременно необходима организация на предприятиях
машиностроения единой системы удаления пыли и стружки из
зоны резания, механизированное транспортирование их к месту
сбора и брикетирование. Такое решение позволяет устранить без-
возвратные потери металла (в связи с окислением, россыпью
стружки и загрязнениями посторонними включениями); сократить
большое число уборщиков стружки; повысить безопасность труда
(сократить случаи травмирования стружкой); улучшить гигиени-
ческие условия труда станочников. Огромное значение для реше-
ния этой проблемы имеет принятый 25 июня 1980 г. Верховным
Советом СССР «Закон СССР об охране атмосферного воздуха»,
13-я статья которого, в частности, требует, чтобы «при совершен-
1 Рыжков н. Резервы экономии металла. — Известия, 1979 г., 19 октября.
I* 3
ствовании существующих и внедрении новых технологических
процессов и оборудования обеспечивалось соблюдение нормативов
вредных воздействий на атмосферный воздух. При этом должны
предусматриваться улавливание, утилизация, обезвреживание
вредных веществ и отходов». Это требование в полной мере отно-
сится к обработке на металлообрабатывающих станках ряда ме-
таллов и неметаллических материалов с вредными наполнителями
(бериллий, свинцовистые бронзы и латуни, различные пласт-
массы), а также сильнопылящих материалов —серый чугун, гра-
фит и др. При этом необходимо учитывать ГОСТ 12.2.009—80
«Станки металлообрабатывающие. Общие требования безопас-
ности».
Проблема удаления пыли и стружки непосредственно от режу-
щих инструментов приобретает важное значение в связи с техни-
ческим прогрессом в станкостроении, особенно в связи с повыше-
нием скоростей резания, широким внедрением станков с программ-
ным управлением, роботизированных систем и их комплексов.
Практика показывает, что стружка и пыль обрабатываемого мате-
риала весьма отрицательно влияют на надежность работы этих
сложных систем и безопасность обслуживающего их персонала.
Из отечественной и зарубежной практики известно большое
число различных устройств, предназначенных для защиты обслу-
живающего станки персонала от пыли и травм отлетающей струж-
кой. Это различные модификации средств индивидуальной защиты
(очки, наголовные щитки, полумаски, респираторы и др.); уст-
ройства коллективной защиты — ограждения зоны резания, от-
сосы пыли из укрытия зоны резания, различные отражатели струж-
ки, частично направляющие ее на встроенные в станках транс-
портеры (шнековые, ленточные и др.). Известно немало техниче-
ских средств, предназначенных для предупреждения травм (в виде
порезов) ленточной стружкой — различные устройства дробления
стальной стружки в процессе резания. Однако эти средства за-
щиты, являясь полезными и пока необходимыми, не решают про-
блему в целом, возникшую в связи с научно-техническим прогрес-
сом.
На основе специальных исследований, обобщения отечествен-
ного и зарубежного опыта и социально-экономического обоснова-
ния возможен и в этой области переход от «техники безопасности
к безопасной технике» в соответствии с указанием Л. И. Брежнева,
данным им на XVI съезде профсоюзов. Этой задаче применительно
к обработке различных материалов резанием и посвящены иссле-
дования и инженерно-технические решения, приведенные в третьем
издании книги.
ГЛАВА I
СТРУЖКА И ПЫЛЬ ОБРАБАТЫВАЕМОГО
МАТЕРИАЛА — ОПАСНЫЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ
ФАКТОРЫ
Изучение статистических материалов о травматизме при ра-
боте на металлообрабатывающих станках показывает, что одной
из причин несчастных случаев, связанных с воздействием стружки
и пыли обрабатываемого материала на организм станочников, яв-
ляется незнание последствий этого воздействия, а в некоторых слу-
чаях пренебрежение опасностью, неоправданный риск работы
без средств защиты. Это в значительной степени относится и к соз-
дателям станков и их комплексов, которые иногда игнорируют
установленные предельно допустимые нормы запыленности и тре-
бования безопасности, предусмотренные соответствующими
ГОСТ ССБТ, не задумываясь об отрицательных социально-эконо-
мических последствиях. Вот почему приходится и в третьем изда-
нии настоящей книги подробно рассматривать стружку и пыль
как опасные и вредные производственные факторы и еще раз на-
поминать об отрицательном их действии на здоровье работающих
и экономику производства.
В связи с рассматриваемым вопросом целесообразно привести
соображения крупного травматолога проф. В. Голяховского
«Не всем ясно, что существует проблема психологической адацта-
ции к новым условиям существования. Каждому из нас и обществу
в целом следует понять, что мы имеем большие потери от несчаст-
ных случаев прежде всего потому, что опаздываем с психологиче-
ским приспособлением к новой среде обитания, насыщенной совре-
менной техникой. Прежде всего большинство из нас считают не-
счастные случаи именно случаями —единичными разрозненными
эпизодами, а не грозной закономерностью...
Возникает парадоксальное положение: техника опасна, но
человек так привык к ней, что перестал ее опасаться. Современный
горожанин больше боится тихой, кроткой коровы, чем бешено
мчащегося автомобиля... Рабочий привык видеть в своем станке
доброго помощника, облегчающего его труд, и исчезает постепенно
опасливое отношение к вращающимся на огромных скоростях
стальным деталям».
Иногда станочники при обработке хрупких металлов на высо-
ких скоростях не пользуются защитными очками и ограждениями
1 Случаен ли несчастный случай? — «Литературная газета», 1973, 30 мая,
с. 11.
5
зоны резания с ручным управлением. Это можно объяснить резуль-
татом «привыкания к опасности». Однако приведенный ниже ана-
лиз эффективности указанных средств защиты позволяет утверж-
ждать и о наличии других причин.
Выдвинутая проф. В. Голяховским проблема психологической
адаптации к новым условиям существования заслуживает серьез-
ного внимания. Станочники, работающие иногда без средств за-
щиты (очков, ограждений зоны резания и др.), рискуют потерять
зрение. Только объективная, научно обоснованная оценка опас-
ности и локализация ее в зоне образования, т. е. переход от тех-
ники безопасности к безопасной технике, являются современным
методом предупреждения травматизма. Так, например, единствен-
ным эффективным решением, предупреждающим последствия «при-
выкания к опасности» заводского и городского транспорта, яв-
ляется реконструкция транспортных дорог, исключающая пере-
сечение их с пешеходными дорожками.
В век научно-технического прогресса возникла задача на-
учиться своевременно, на стадии проектирования станков пред-
видеть опасность, связанную с высокими скоростями резания, и
предусмотреть современные средства, исключающие ее проявле-
ние во время работы на станке.
Сливная (ленточная) стружка. Такая стружка образуется
главным образом при точении вязких металлов (сталей) и предста-
вляет серьезную опасность нанесения травм в виде порезов рук
и ног токарей и уборщиков стружки. Чем выше скорость резания,
тем больше вероятность травмирования такой стружкой станоч-
ников. Травмы, наносимые сливной стружкой, отмечаются как
у рабочих с небольшим стажем работы, так и у опытных — со
стажем 5—20 лет. Так, токарь одного из машиностроительных
заводов со стажем работы 2 года, обрабатывая стальную втулку,
наступил на петлю сливной стружки, сходящей со станка на пол.
В этот момент стружку захватило кулачками патрона. В резуль-
тате нанесена травма левого бедра с тяжелым исходом. Другой слу-
чай на том же заводе. Токарь со стажем работы более 5 лет, убирая
тонкую сливную стружку вокруг станка, порезал ею левую голень
стопы. Результат этой неосмотрительности — потеря трудоспо-
собности на 60 дней. Уборщица одного из заводов во время работы
наступила на стальную сливную стружку, в результате чего полу-
чила травму правой голени. Находилась на лечении в клинике
77 дней. Здесь приведены только отдельные случаи травмирова-
ния сливной (ленточной) стружкой. Статистика показывает, что
в последние годы число травм сливной стружкой на машинострои-
тельных предприятиях в целом снижается, несмотря на значи-
тельный рост металлообработки и большие отходы металла в
стружку. Это можно объяснить тем, что на многих предприятиях
в процессе резания внедряются средства дробления сливной
стружки. Однако суммарно такая стружка наносит еще ущерб
здоровью многие станочников и уборщиков, а также экономике’
6
ский ущерб, обусловленный оплатой’пострадавшим дней Нетру-
доспособности и дефицитом рабочих кадров. Следует учитывать
также потери металла в связи^с плохой транспортабельностью
сливной стружки, ее окислением, потерями при транспортировке,
необходимостью ее дробления на специальных дробилках и обез-
жиривания перед переплавкой.
Проблема устойчивого изменения формы сливной стружкй
в процессе точения сталей и организованного ее отвода из зоны
резания уже давно находится в поле зрения отечественных и зару-
бежных станкостроителей, ряда научно-исследовательских орга-
низаций и заводов-изготовителей и потребителей металлорежущих
станков. В этой области известны, например, работы ЭНИМСа по
дискретному резанию прерывистой подачей режущего инстру-
мента; МВТУ им. Баумана по осциллирующему точению; ВНИИ
по исследованию дробления сливной стружки мелкоразмерными
лунками на многогранных неперетачиваемых пластинках и ряда
других организаций [7, 14, 20].
Значительного успеха в решении задачи дробления и завива-
ния сливной стружки в процессе резания применительно к кон-
кретным условиям добились в свое время скоростники-новаторы
Г. С. Борткевич, В. М. Бирюков, Д. И. Рыжков, А. П. Иванов
и др. Практические их решения были связаны главным образом
с образованием на передней грани резца препятствий движению
стружки —канавки и порожка. Известно большое разнообразие
таких устройств и способов их образования на передней грани
резца: канавки различного профиля, выполненные путем шлифо-
вания или электроискровым способом; порожки (уступы), выпол-
ненные такими же способами; приваренные пороги различного
профиля; накладные стружколомы и стружкозавиватели. Следует
отметить опыт Липецкого тракторного завода по дроблению сталь-
ной стружки в процессе точения резцами с притертыми мелкими
лунками около режущей кромки, а также вспомнить некоторые
работы 30 и 40-х годов. Несмотря на большое количество выпол-
ненных работ, проблему пока нельзя считать решенной в полном
объеме. Не найдено еще универсального способа устойчивого дро-
бления сливной стружки в процессе резания. Из всего многообра-
зия решений приходится выбирать наиболее приемлемое к данным
конкретным условиям.
На рис. 1 приведена классификация средств управления слив-
ной стружкой в процессе точения сталей, являющаяся результатом
изучения и обобщения отечественного опыта. Как видно из рис. 1,
все известные средства управления стружкой делятся на две
группы: устройства, отводящие сливную стружку без изменения
ее формы, и устройства, изменяющие форму стружки в процессе
резания на более безопасную и транспортабельную.
Организованный отвод сливной стружки без изменения ее
формы достигается главным образом соответствующей компонов-
кой узлов станка, обеспечивающей сход стружки на заднюю сто-
7
Рис. 1. Классификация средств управления сливной стружкой
рону станка. Обычно это станки с наклонным расположением суп-
порта и станки с расположением резцедержателя снизу обрабаты-
ваемого изделия. В обоих случаях производится отвод стружки на
заднюю сторону станка в специальный стружкосборник. Однако
при таком в принципе полезном решении сливная стружка не
всегда направляется в корыто станка или в специальный стружко-
сборник. В связи с большой упругостью сливная стружка часто
находит выход в сторону рабочего места, и требуется дополнитель-
ное управление ею посредством ручных инструментов. Кроме того,
в связи с большим объемом, занимаемым сливной спутанной струж-
кой, приходится часто освобождать от нее стружкосборник. Не ре-
шают задачу и встроенные в нижнюю часть станка шнековые транс-
портеры.
Улучшить направленность схода сливной стружки в стружко-
сборник или в приемное отверстие шнекового транспортера стан-
ков с наклонным суппортом могли бы
полый резец-мортира, предложен-
ный т. Игнатьевым (рис. 2), и ще-
левой стружкоотводчик Ф. Г. Мак-
симова (рис. 3). Однако такое соче-
тание в практике до сих пор не встре-
чалось, не известно и эксперимен-
тальных исследований в этой области.
Использование полых оправок, рез-
цов и щелевого стружкоотводчика
в целях организованного управления
сливной стружкой, по нашему мне-
Рис. 2. Полый резец-мортира Игнатьева
8
Рис. 3. Щелевой (накладной) стружкоотводчик Ф. Г. Макси-
мова:
а — внешний вид; б — стружкоотводчик в рабочем положении на рез-
це; / — головка; 2 — пластина для закрепления на резце стружко-
отводчика
нию, было бы целесообразным при условии дополнительного инди-
видуального дробления стружки на выходе ее из направляющих
трубок. Поскольку в практике таких решений не известно, то об
этом, очевидно, можно говорить только как о задаче.
Приведенные выше примеры являются пока попыткой решить
задачу безопасности и повышения производительности труда при
точении сталей. Практически для управления сливной стружкой
без изменения ее формы в процессе резания используют ручные
инструменты —так называемые крючки.
Значительно эффективнее показали себя в практике заводов
средства управления сливной стружкой второй группы, связанные
с изменением формы стружки в процессе точения. Некоторые из
них, с нашей точки зрения, являются весьма перспективными.
Как видно из рис. 1, средства изменения формы сливной стружки
делятся на две большие подгруппы: средства завивания стружки
в винтовую спираль и средства дробления стружки на отдельные
элементы.
Дробление сливной стружки и завивание ее в винтовую спи-
раль могут осуществляться путем придания передней грани резца
криволинейной формы, а также устройства на передней грани рез-
ца порогов, постоянных или регулируемых. Резцы с криволиней-
ной формой передней грани (канавки различного профиля) и по-
рожки в период скоростного резания металлов были у ряда нова-
торов-скоростников основным средством изменения формы слив-
ной стружки.
Принцип дробления и завивания сливной стружки канавками
состоит в следующем: сливная стружка, движущаяся по передней
поверхности резца, попадая в канавку, как бы повторяет ее форму
(обтекает профиль канавки), и, отклоняемая канавкой, завивается
в кольцо. Если кольцо не встречает какого-либо препятствия сво-
бодному движению, то стружка завивается в непрерывную спи-
раль. При упоре завитка стружки в препятствие (деталь, резец
и т. д.) она дробится на отдельные элементы.
9
Рис. 4. Средства изменения формы сливной стружки в процессе точения:
а — профиль резца со стружкозавивающей канавкой завода <Красный пролетарий»;
б — профиль резца со стружкодробящей канавкой; в — накладной порог-стружколом
В. М. Бирюкова; г — резец с механическим креплением режущей пластины и стружко-
дробящего порога Д. И. Рыжкова
Принцип дробления и завивания сливной стружки порогами
аналогичен дроблению и завиванию канавками. В этом случае
стружка, движущаяся по передней поверхности резца, встречает
препятствие (порог) и отклоняется им на обрабатываемую деталь,
заднюю грань резца и т. д. Упираясь в это новое препятствие,
виток стружки отламывается. Если же порог расположен на перед-
ней грани резца таким образом, что образовавшийся виток стружки
не встречает второго препятствия, то стружка сходит с резца в
виде винтовой спирали. Соответствующими параметрами режущего
инструмента, особенно углами А и у, а также расположением по-
рога по отношению к главной режущей кромке и его размерам
достигается устойчивое дробление или завивание ленточной
стружки в определенном интервале режимов резания.
Ю
Следует иметь в виду, что форма передней грани порога и ши-
рина предпороговой площадки взаимосвязаны между собой и вы-
бираются с учетом заданного интервала режимов резания. Обоб-
щение многочисленных конструкций канавок и порожков, пред-
ложенных в свое время скоростниками-новаторами для дробления
и завивания ленточной стружки, а также экспериментальные ис-
следования отдельных устройств, проведенные в целях определе-
ния диапазона устойчивого дробления (завивания) ими сливной
стружки при точении различных сталей, показывают, что некото-
рые устройства не потеряли своей практической значимости и
в настоящее время. На рис. 4 приведены некоторые примеры таких
устройств.
На рис. 4, а показан профиль проходного резца со стружко-
завивающей канавкой, предложенный станочниками завода «Крас-
ный пролетарий». В данном случае стружкозавивающая канавка
глубиной 0,1—0,15 мм выполнена электроискровым способом.
При обработке сталей 35, 45 и 20Х такой профиль канавки устой-
чиво завивает ленточную стружку при подаче s > 0,25 мм/об.
На рис. 4, б показан резец со стружкодробящей канавкой,
разработанный на Ленинградском заводе станков-автоматов.
Форма стружки при работе этим резцом полу кольцевая, дробле-
нию способствует превышение задней кромки канавки над перед-
ней кромкой. При обработке стали 20Х при скорости резания
v = 175 м/мин, подаче s = 0,4 мм/об и глубине резания t = 4 мм
таким резцом токарь т. Васильев иногда работал без переточки
до 8 ч.
Порог-стружколом токаря Ленинградского металлического
завода им. XXII съезда КПСС В. М. Бирюкова (рис. 4, в) изго-
товлен из стальной полосы толщиной 5 мм, к изогнутой части его
припаяна пластинка твердого сплава, являющаяся рабочей частью
порога. Нижняя часть рабочей части порога притерта к передней
поверхности резца и плотно к ней прилегает, что исключает воз-
можность проникновения под порог стружки. Стружколом накла-
дывается на резец и закрепляется вместе с ним болтами резцедер-
жателя. Изогнутая головка стружколома может пружинить,
в связи с чем можно несколько
изменять расстояние от главной
режущей кромки до порога, что
позволяет использовать струж-
колом для точения на разных
подачах s и глубинах реза-
ния t.
В табл. 1 приведены реко-
мендованные заводом расстоя-
ния от главной режущей кромки
резца до рабочей поверхности
стружколома в зависимости от
глубины резания и подачи.
Таблица 1
Параметры, обеспечивающие дробление
стружки стружколомом В. М. Бирюкова
Глубина
резания
мм
Расстояние от режущей
кромки резца, мм
при подаче, мм/об
0,3 0,4 | 0,5 o.fi | 0,8
0,4—1,5 0,6 2,0 2,0 2,8 3,2
1,5—6,0 2,4 3,0 4,0 4,4 4,8
6,0—12,0 3,2 4,0 4,8 5,2 5,6
12,0—20,0 4,0 4,8 5,5 6,0 6,4
11
Следует отметить большую работу по изысканию средств из-
менения формы стружки в процессе точения сталей, выполненную
инструктором скоростного резания Д. И. Рыжковым. Разработан-
ные им резцы с механическим креплением режущих пластин и
регулируемых стружкодробящих порогов (проходной, подрезной,
отрезной и резьбонарезной) выполнены по одному принципу. По-
этому ограничимся описанием одного проходного резца (рис. 4, г).
Токарный проходной резец с механическим креплением режу-
щей пластины и стружкодробящего порога состоит из корпуса 1,
имеющего массивную головку и призматический хвостовик, режу-
щей пластины 2, регулируемого порога 3 и крепежного винта 4.
В головке резца имеется продольная прорезь, выполненная для
того, чтобы верхняя часть головки могла пружинить и тем самым
служить прижимом для пластины (прижим осуществляется вин-
том 4). Для более надежного крепления твердосплавных режущих
пластин нижняя поверхность их снабжена рифлением, выполняе-
мым электроискровым способом. Рифление имеется также и на
опорной поверхности для пластины в головке резца.
Расстояние от главной режущей кромки до порога может регу-
лироваться перемещением порога или перестановкой режущей
пластины по рифлениям. Для гашения вибраций, возникающих
при скоростном точении, резец оснащен гнездом 5 для пружинного
виброгасителя.
При испытаниях в лабораторных условиях и в практической
работе резцы Д. И. Рыжкова показали хорошие результаты дроб-
ления или завивания ленточной стружки. Некоторые сложности
широкого их внедрения обусловливаются новой конструкцией
перетачиваемой режущей пластины, сложностью изготовления
рифлей на ее опорной поверхности, а также неполным использова-
нием твердосплавной пластины по сравнению с напайными пла-
стинами. Вызывает определенные сложности и переточка твердо-
сплавной пластины, для чего требуется специальное приспособле-
ние.
ВНИИ станкоинструментальной промышленности считает наи-
более рациональным для работы на универсальных станках и ав-
томатическом оборудовании использовать сборные резцы, осна-
щенные многогранными неперетачиваемыми пластинами с мелко-
размерными лунками (канавками), формируемыми при прессова-
нии пластинок [20]. При этом рассматриваются два основных типа
мелкоразмерных лунок: замкнутая, не доходящая до вспомога-
тельной режущей кромки на 0,2—0,3 мм (такая лунка не умень-
шает прочности вершины резца и рекомендуется для резцов, ра-
ботающих при глубине резания свыше 1,0 мм); сквозная лунка,
выходящая на вспомогательную режущую кромку, в связи с чем
несколько ослабляется вершина резца. Такая лунка рекомендуется
для применения в случаях, когда требуется уменьшить усилие
резания. Пример мелкоразмерных лунок на неперетачиваемых
пластинках ВНИИ приведен на рис. 5.
12
Рис. 5. Мелкоразмерные стружкодробящие лун-
ки на четырехгранных неперетачиваемых пла-
стинках
Для устойчивого завивания или
дробления сливной стружки мелкораз-
мерными лунками, так же как и [в при-
веденных выше примерах дробления
стружки канавками (см. рис. 4), не-
обходимо, чтобы стружка попала в лун-
ку и, обтекая ее, получила соответ-
ствующее направление и форму. Основ-
ными параметрами, обеспечивающими
дробление или завивание стружки, яв-
ляются ширина фаски у главной режу-
щей кромки резца, длина лунки, вели-
чина скругления лунки в сечении,
перпендикулярном главной режущей
кромке, глубина лунки.
Формирование мелкоразмерных лунок на многогранных не-
перетачиваемых пластинках в процессе их прессования является
весьма экономичным решением проблемы изменения формы слив-
ной стружки в процессе точения сталей. Учитывая, что устойчивое
дробление (завивание) сливной стружки в значительной степени
зависит от режимов резания (особенно подачи s и глубины резания
t), необходимо организовать изготовление многогранных непере-
тачиваемых пластинок методом прессования с различными пара-
метрами лунок.
В связи с широким еще применением напайных твердосплав-
ных режущих пластин на державках резцов целесообразно для
изменения формы стружки в процессе точения использовать и дру-
гие способы, в частности применение специальной геометрии ин-
струмента; порожки, образуемые на передней грани резца шлифо-
ванием или электроискровым способом; накладные пороги.
Стремление получить устойчивое дробление (завивание) слив-
ной стружки независимо от режимов резания, а также желание
получить заранее известную стабильную форму дробленой стружки,
знать направление полета потока раздробленных стружек в целях
их улавливания в зоне образования (см. гл. 4) привели к возникно-
вению новых идей и направлений в решении этой проблемы. К этим
направлениям следует прежде всего отнести рифление поверх-
ности среза в процессе резания, кинематическое дробление (дис-
кретное и осциллирующее). Хотя решения в этой области, связан-
ные с изменением конструкции станков, еще не нашли практиче-
ского использования, считаем целесообразным упомянуть о них.
Основываясь на исследованиях в этой области ЭНИМС, МВТУ
им. Баумана, ВНИИ Минстанкинпрома [7, 14, 20], следует, на-
пример, отметить перспективность дискретного (прерывистого)
13
точения и осциллирующего точения с дополнительным возвраТНО-
поступательным движением резца в направлении подачи, обеспе-
чивающим устойчивое дробление ленточной стружки.
При дискретном резании на автоматах с кулачковым приводом
дробление стружки осуществляется соответствующим профили-
рованием кулачков. Участок подъема обеспечивает подачу инстру-
мента, а при обкатывании роликом горизонтальных участков по-
дача прекращается, и стружка срезается. Важно правильно вы-
брать время «выстоя» суппорта, что обычно обеспечивается под-
бором соответствующей длины горизонтального участка кулачка.
Для надежного дробления ленточной стружки рекомендуется
время прерывания подачи принимать соответствующим 1,4—1,8
оборота шпинделя [14]. На токарных станках с ходовым валиком
периодическое выключение подачи может осуществляться посред-
ством муфты (установленной на валу) с механическим или
электрическим отключением, а на станках с гидравлическим
приводом — посредством импульсной подачи масла в гидроци-
линдры.
Метод осциллирующего точения позволяет получить стружку
меньшей длины по сравнению с методом дискретного точения. При
этом методе точения на постоянную подачу накладывается допол-
нительное возвратно-поступательное движение режущего инстру-
мента. Стружкодробление будет осуществляться при отношении
числа колебаний инструмента f к числу оборотов шпинделя п, не
равным целому числу, т. е. основным условием стружкодробления
при осциллирующем точении является периодическое прохожде-
ние истинного значения подачи через нуль [7 ].
На основе ряда экспериментальных исследований в лаборатор-
ных условиях, наблюдений автора книги за работой большинства
приведенных выше устройств в производственных условиях и
оценки их эффективности, данной станочниками, можно сделать
следующие выводы.
1. Универсального устройства, обеспечивающего устойчивое
дробление или завивание стальной стружки в процессе точения
различных марок сталей на различных режимах резания, пока не
найдено. Однако многообразие существующих средств позволяет
подобрать соответствуюш.ие устройства почти для всех случаев
практики. В решении этой задачи для конкретных производствен-
ных условий огромная роль принадлежит лаборатории резания
завода и службе техники безопасности.
2. Наиболее легко устойчивое дробление и завивание стальной
стружки в процессе точения достигается криволинейной формой
передней грани (канавки) и регулируемыми порогами на передней
грани резца.
3. Во всех случаях, и особенно при использовании стружко-
дробящих устройств, станки должны быть снабжены прозрачными
защитными экранами, надежно защищающими станочника от
травм отлетающей стружкой и препятствующими рассеиванию ее по
14
рабочему месту. Если таких устройств нет, станочников следует
снабжать индивидуальными прозрачными щитками.
4. Для более широкого внедрения на металлообрабатывающих
предприятиях дробящих и завивающих стружку устройств, осо-
бенно устройств, составляющих неотъемлемую часть режущего ин-
струмента (уступы, канавки, порожки), необходимы централизо-
ванная их заточка и соответствующее внимание к этому вопросу
лаборатории резания завода.
5. Следует шире внедрять резцы с многогранными неперетачи-
ваемыми пластинками, оснащенными для дробления (завивания)
ленточной стружки мелкоразмерными лунками, формируемыми
в процессе прессования пластин.
6. Необходимо продолжать исследования и разработки в об-
ласти новых направлений в решении рассматриваемой проблемы
(дискретное точение, осциллирующее точение и др.) в целях полу-
чения стабильной формы стружки, заданного направления ее
полета, улавливания в зоне отделения от режущего инструмента
и транспортирования к месту сбора в единой системе.
Отлетающая стружка. Такая стружка образуется при обра-
ботке хрупких металлов (бронзы, латуни, чугуна, различных
сплавов), а также при фрезеровании хрупких и вязких металлов
и точении сталей с устройствами, дробящими сливную (ленточную)
стружку на отдельные элементы в процессе резания. При совре-
менных режимах резания металлическая стружка от станка раз-
летается на 3—5 м и, имея высокую температуру (400 —600 °C),
а также большую кинетическую энергию, представляет серьезную
опасность травмирования глаз и ожогов кожного покрова не
только для работающих на станке, но и для лиц, находящихся
вблизи станка.
Исследования, проведенные на базовых предприятиях, и изуче-
ние материалов о глазном травматизме в некоторых лечебных орга-
низациях показывают, что из общего числа получивших глазные
травмы более 50 % составляют токари, около 10 % фрезеровщики
и около 8 % заточники и шлифовщики. Глаза повреждались отле-
тающей стружкой, пылевыми частицами обрабатываемого мате-
риала и инструмента (абразивные круги), осколками режущего
инструмента. Анализ материалов о травматизме амбулатории од-
ной из клиник, в частности, показал, что глазные травмы (в том
числе стружкой) в ночное время происходят примерно в 2 раза
чаще, чем в дневное. Это можно объяснить ослаблением в ночное
время внимания мастеров и рабочих к использованию предусмо-
тренных средств защиты. Большинство зарегистрированных глаз-
ных травм было с временной утратой трудоспособности. Однако,
несмотря на своевременную и высококвалифицированную меди-
цинскую помощь, ряд случаев завершился частичной потерей зре-
ния. Имели место и случаи полной потери зрения.
Следует отметить, что почти все глазные травмы являлись след-
ствием неиспользования станочниками предусмотренных средств
15
защиты при работе на металлообрабатывающих станках, незнания
последствий «привыкания к опасности», риска работать без средств
защиты, забывания роли зрения в жизни человека. И об этом необ-
ходимо напоминать.
В многообразной трудовой деятельности человека, в выпол-
нении им сложных производственных процессов и точных работ
зрению принадлежит первостепенное значение. Зрительный ана-
лизатор позволяет получить представление о предмете, его цвете,
форме, величине, о том, находится ли предмет в движении или
покое, о расстоянии его от нас, потенциальной опасности, которую
он несет. Глаз является главным сборщиком информации, обеспе-
чивающей нормальную деятельность мозга [25].
Особенно велика роль зрения в восприятии цвета. Видеть мно-
гообразие цветов — это не только эстетическое наслаждение,
которое иногда ставят в один ряд с музыкой, литературой и ис-
кусством вообще, но и возможность различать многообразные
указатели и предупреждающие знаки, т. е. безопасно жить и рабо-
тать.
Естественной защитой глаз являются веки и слезная жидкость.
Рефлекторно закрываясь, веки защищают сетчатку от действия
сильного света, а роговицу от легких механических повреждений.
Кроме того, при моргании наружная поверхность глаза смачи-
вается слезной жидкостью. Это предохраняет его от высыхания и
обеспечивает смывание с поверхности глаза и век инородных тел.
Слезная жидкость обладает также способностью убивать микробы.
Следует отметить, что передняя поверхность роговицы покрыта
семью рядами покровного эпителия, которые обладают замеча-
тельной способностью быстро восстанавливаться после поврежде-
ния, например после небольших царапин. Глаз обладает и другим
тонким инструментом естественной защиты. От легкого прикосно-
вения к ресницам или дуновения ветра веки мгновенно сжимаются,
изолируя глаз от внешних воздействий.
Однако в производственных условиях далеко не всегда можно
положиться только на естественную защиту глаз. Даже самые
легкие, но частые повреждения роговицы запыленным воздухом,
раздражающими химическими веществами, мельчайшими части-
цами обрабатываемого материала могут привести к потере чувст-
вительности роговицы, к ее помутнению или образованию бельма,
а иногда и к полной потере зрения.
Необходимо учитывать, что широкое внедрение на многих пред-
приятиях средств дробления сливной (ленточной) стружки в про-
цессе точения вязких материалов (в основном сталей различных
марок) способствует значительному сокращению числа травм
в виде порезов рук и ног станочников и уборщиков стружки.
Однако при этом несколько возросла опасность травмирования
глаз отлетающей стружкой. Поэтому как в СССР, так и в зару-
бежных странах значительно возросло внимание к совершенство-
ванию средств индивидуальной защиты и устройств коллективной
16
защиты в виде ограждении зоны резания, а также к системам пнев-
матического удаления стружки и пыли от режущих инструментов.
Таким образом, можно сделать вывод: надеяться на естественную
защиту глаз, привыкать к опасности, игнорировать предусмотрен-
ные средства индивидуальной или коллективной защиты — равно-
значно неоправданному риску потерять зрение.
ПЫЛЬ ОБРАБАТЫВАЕМОГО МАТЕРИАЛА
Пылью принято называть мелкие твердые частицы, обладаю-
щие способностью взвешиваться в естественно циркулирующей
воздушной среде, а затем осаждаться. В производственных поме-
щениях механических цехов пыль образуется главным образом
при обработке различных материалов резанием. Она прежде
всего вредна для здоровья станочников. Проникая в органы дыха-
ния, глаза, загрязняя поверхность кожного покрова, пыль спо-
собствует возникновению заболеваний дыхательных путей, глаз
и кожного покрова в зависимости от ее химического состава и сте-
пени превышения предельно допустимых норм запыленности в зоне
дыхания работающих в цехе. Так, например, по данным исследо-
вания главного врача медсанчасти ленинградского машиностро-
ительного объединения им. К. Маркса [81, у станочников наблю-
дается относительно высокий уровень гнойничковых заболеваний
кожи и подкожной клетчатки.
У станочников-женщин эти заболевания составляют прибли-
зительно 5,6 % всех изученных заболеваний, включая и бытовые
травмы. У станочников-мужчин гнойничковые заболевания встре-
чаются в 3 раза чаще, чем у литейщиков-мужчин. Это можно
объяснить специфическими условиями труда станочников, воздей-
ствием на кожный покров стружки, пыли и СОЖ- Профилактиче-
ские пасты (мази) для рук, к сожалению, применяются не на всех
предприятиях.
Кроме того, пыль загрязняет световые проемы (остекления),
а также светильники общего и местного освещения, значительно
(иногда вдвое) снижая предусмотренную освещенность рабочих
мест и особенно зоны обработки. Пыль, проникая в движущиеся
части оборудования, способствует преждевременному их износу и,
как следствие, ухудшению качества выпускаемой продукции.
Пыль и мелкая стружка разрушают и загрязняют лакокрасочное
покрытие станков.
Из-за несовершенства применяемых средств сбора и удаления
элементной стружки и обеспыливания зоны резания даже автома-
тические линии, обрабатывающие изделия из чугуна, приходится
останавливать иногда на несколько дней для их очистки от пыли и
мелкой стружки.
Повышение скоростей резания и точности обработки застав-
ляет станкостроителей уделять значительное внимание защите от-
ветственных частей станка (особенно направляющих) от загряз-
нения стружкой и пылью, предупреждая тем самым износ этих
3 ' 1’’/ Й 17
частей. По нашему мнению, целесообразно усилить внимание стан-
костроителей к изысканию средств непрерывного удаления струж-
ки и пыли непосредственно от режущих инструментов. В этом слу-
чае решалась бы комплексно проблема защиты человека и станка.
ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ НА ПЫЛЬ
Целью исследования являлось:
а) определение запыленности в зоне дыхания станочников при
точении, фрезеровании и сверлении различных хрупких материа-
лов и сопоставление полученных данных с предельно допустимыми
концентрациями (ПДК);
б) определение качественной характеристики пыли (морфология
пыли, размер пылевых частиц, наличие токсических веществ);
в) определение основных факторов, влияющих на интенсив-
ность пылеобразования, изучение степени характера их влияния.
Для определения степени загрязнения воздуха пылью были
взяты пробы воздуха на 26 рабочих местах восьми заводов и ряд
проб в лабораторных условиях. Пробы воздуха брались в зоне
дыхания станочников при изготовлении изделий на режимах ре-
зания, принятых на заводах.
Отбор проб и анализ воздуха на пыль производились по стан-
дартной методике (см. приложение 1). Результаты анализа воз-
духа на пыль при точении, фрезеровании и сверлении хрупких ме-
таллов и неметаллических материалов приведены в табл. 2.
Пыль большинства исследованных материалов по
ГОСТ 12.1.007—76 «Вредные вещества. Классификация и общие
требования безопасности» относится к 3-му классу опасности (ве-
щества умеренно опасные), для которых ПДК составляет 1,1—
10,0 мг/м3 воздуха. Сопоставляя данные табл. 2 с ПДК, приведен-
ными в ГОСТ 12.1.005—76 «Воздух рабочей зоны. Общие сани-
тарно-гигиенические требования», нетрудно увидеть, что при то-
чении и фрезеровании серого чугуна, графита, текстолита, карбо-
лита, древесных пластиков и коллекторов электродвигателей
количество пыли значительно превышало санитарные нормы.
Значительное превышение санитарных норм (в 3—16 раз) об-
наружено при фрезеровании асбоцемента без использования обес-
пыливающих устройств (предельно допустимая норма на сме-
шанную пыль, содержащую более 10% асбеста, 2 мг/м3 воз-
духа).
При точёнии латуни и бронзы количество пыли в зоне дыхания
рабочих по весовому составу было относительно невелико —
14,5—20 мг/м3. Однако рассматриваемые сплавы (латунь ЛС 59-1
и бронза ОЦС 6-6-3) содержат свинец. Поэтому пыль, образую-
щуюся при точении этих сплавов, нельзя оценивать только по об-
щему весовому составу. В данном случае оценку воздушной среды
следует производить по количеству свинца в пыли, приняв за
предельную допустимую норму 0,01 мг/м3.
18
Таблица 2
Запыленность воздушной среды при точении, фрезеровании и сверлении хрупких
материалов
Завод {'условный номер), ла- боратория № опыта Обрабаты- ваемый материал и характер обработки Режущий инструмент Режимы реза- ния: Ц'. м.’мии; S ММ/ Ю ' мм) Коли- чество обнару- женной пыли, мг/м’
1 1—3 Латунь ЛС 59-1 (точение) Резец упорный проходной v = 2004-250; s = 0,24-0,3; /= 24-3 14,5— 15,5
2 4 Бронза ОЦС 6-6-3 (точение) Резец проход- ной с двумя ре- жущими кромка- ми (конструкция токаря Сельцова) v = 208; s= 0,4; <= 3 20
2 5—7 Серый чугун СЧ 32-52 (точение) Резцы: проход- ной и расточной; проходной с дву- мя режущими кромками; кана- вочный v = 804-120; s = 0,44-0,6; t = 24-6 14,5— 160
3 8—9 Серый чугун СЧ 32-52 (точение) Резцы: расточ- ной; подрезной с двумя режущи- ми кромками v = 704-120; s = 0,254-0,35; t= 54-7,5 39—127
4 10—11 Текстолит (точение) Резец упорный проходной v = 804-150; s= 0,44-0,6; t = 24-5 42—103
5 12—13 Карболит (точение) Резцы: про- ходной; подрез- ной v = 150; s = 0,25; t= 1,254-2 72—95
Лабора- тория вцнииот 14—15 1 Графит (точение) Резец проход- ной отогнутый v = 804-120; s = 0,3; t= 24-4 800—1000
То же 16—17 Древесный пластик (точение) Резец проход- ной v = 2104-250; s = 0,1; f = 24-3 45—75
19
Продолжение табл. 2
Завод (условный номер), ла- боратория № опы- та Обрабаты- ваемый материал и характер обработки Режущий инструмент Режимы реза- ния; (у, м/мин; s мм/об: t мм) Коли- чество обнару- женной пыли, мг/м3
6 18—20 Медь и слюда (то- чение кол- лекторов) Резец специ- альный много- лезвийный с if II II оою - - о •М’° to о со 113—193
4 21—22 Текстолит (фрезеро- вание) Торцовая фреза v~ 1004-120; s = ручная; t= 2-46 176—238
6 23—25 Асбоцемент (фрезеро- вание) Набор спираль- ных фрез О О СС С0 i •I--1-7 о о т со < II II II 5,7—32,6
7 26—27 Серый чугун (фрезеро- вание) Торцовая фре- за V = 8004-100; з= 30-460 *; t = 44-6 47,5— 59,0
8 28—30 Текстолит (зубонаре- зание) Червячная фре- за — 40—80
Станочная лаборато- рия СКБ-1 31—32 Чугун серый НВ 200 (фрезеро- вание) Многозубая торцовая фреза, D — 250 мм V = 56,2; s — 1000 *; /= 2 120—123
То же 33—34 Чугун серый НВ 200 (сверление) Спиральные сверла (восемь сверл, d = 8 мм) v = 20,8; s= 0,15 10-12
* В мм/мин.
20
Очевидно, что количество
свинца в пыли зависит от коли-
чества свинца в сплаве. Анализы
пыли, образующейся при точе-
нии латуни ЛС 59-1 и бронзы
ОЦС 6-6-3, показали, что в не-
которых случаях количество
свинца значительно превышало
санитарные нормы.
Результаты анализа на сви-
нец образцов пыли, взятых на
рабочих местах токарей (со
станка и со стен), приведены
в табл. 3.
Результаты анализа воздуш-
ной среды на свинец при точе-
нии изделий из латуни ЛС 59-1
в цехах А и Б одного из заво-
дов приведены в табл. 4.
Как видно из табл. 4, весо-
вое содержание свинца в воз-
духе в различных зонах во-
круг станка было различно и
колебалось в пределах 0,20—
0,33 мг/м8. Наибольшее коли-
чество свинца (0,33 мг/м8) об-
Таблица 3
Результаты анализа образцов пыли
иа свинец
Завод (услов- ный номер) № опы- та Образны пыли Количество свинца, % к на- веске пыли
№ 2 1 Пыль после точения деталей из бронзы Бр.ОЦС 6-6-3 3,6
№ 1, цех А 2 Пыль после точения деталей из латуни ЛС 59-1 1,2
№ 1, цех Б 3 То же 1,0
Примечание. Определено в фи-
зико-химической лаборатории ВЦНИИОТ.
наружено за станком (точка 3 на рис. 6). Значительное коли-
чество пыли обнаружено в проходе между станками и в зоне
дыхания токарей (точки 1—4 на рис. 7). В соответствии
с ГОСТ 12.1.007—76 степень опасности запыленности свинцови-
стой пылью при обработке рассматриваемых металлов следует
отнести ко 2-му классу (вещества высокоопасные).
Пыль в зоне дыхания рабочих улавливалась аллонжами и при-
бором Грин. Изучались форма и размер пылевых частиц. При этом
было установлено, что при точении хрупких металлов преобла-
дают пылевые частицы неправильной формы в виде обломков
с острыми краями.
Размер пылевых частиц в зоне дыхания колебался в широком
диапазоне (2—60 мк). Замечено, что при обработке латуни ЛС 59-1,
бронзы Бр. ОЦС 6-6-3 и некоторых неметаллических материалов
(графита, карболита) при высоких скоростях резания (и = 300ч-
4-400 м/мин) количество пылевых частиц размером до 10 мк со-
ставляет 50—60 %.
Особое внимание вопросам безопасности необходимо уделять
при обработке на станках материалов, загрязняющих воздух
рабочей зоны пылью и аэрозолями, относящимися по
ГОСТ 12.1.007—76 к 1-му классу опасности (ПДК менее 0,1 мг/м8).
К этой группе материалов, в частности, относится бериллий
21
Таблица 4
Результаты анализа воздушной среды на свинец при точении латунных труб
Л С 59-1 в цехах А и Б завода № 1 (номер условный)
№ опыта Место забора проб Коли- чество свин- ца, мг/м3 № опы- та Место забора проб Коли- чество свин- ца, мг/мя
1 Цех А в зоне дыхания 0,20 5 Цех Б в зоне дыха- 0,20
токаря (точка 7, рис. 6) ния токаря (точка 1,
2 Цех А на уровне ды- 0,20 рис. 7)
хания у передней бабки 6 Цех Б в зоне дыха- 0,26
(точка 2, рис. 6) ния токаря (точка 2,
3 Цех А на уровне ды- 0,33 рис. 7) 0,20
хания сзади станка 7 Цех Б в зоне дыха-
(точка 3, рис. 6) ния токаря (точка 3,
4 Цех А на уровне ды- 0,20 рис. 7)
хания у задней бабки 8 Цех Б в проходе ме- 0,26
(точка 4, рис. 6) жду станками на уров- не дыхания (точка 4, рис. 7)
Примечание Определено в лаборатории санитарно-эпидемиологической
станции.
(ПДК 0,001 мг/м3). Сплавы, содержащие бериллий, находят все
более широкое применение в различных отраслях народного хо-
зяйства. Пыль бериллия обладает высокой биологической актив-
ностью и токсичностью. Поэтому системная диагностика запылен-
ности, технические средства обеспыливания и удаления стружки
из зоны резания при обработке бериллиевых сплавов на станках
приобретают особо важное профилактическое значение.
Из отечественного и зарубежного опыта известны следующие
пути обеспыливания при обработке сплавов, содержащих берил-
лий: полное укрытие станка; укрытие зоны резания с отсосом пыли
бериллия из укрытия; применение охлаждающих жидкостей.
Однако специалисты в области гигиены труда и профессиональных
заболеваний отдают предпочтение отсосу пыли и стружки от ре-
Рис. 6. Расположение станков в цехе А Рис. 7. Расположение станков в цехе Б
завода № 1 и места, где брали пробу завода № 1 и места, где брали пробу
воздуха на пыль воздуха на пыль
22
жущих инструментов. При этом, учитывая специфические особен-
ности пыли и аэрозолей бериллия, их высокую токсичность, пред-
приятия обязаны принимать ряд мер безопасности. Основные из
них следующие:
поверхности обработанного изделия, оборудования, приспо-
соблений и средств индивидуальной защиты необходимо подвер-
гать очистке; выбор соответствующих методов очистки (механиче-
ский или физико-химический) определяется характером и соста-
вом загрязнения, свойствами и другими особенностями очищаемой
поверхности;
следует проводить диагностику пылевой опасности; при меха-
нической обработке сплавов с низким содержанием бериллия (до
2,5 %) рекомендуется весовой метод, а при обработке сплавов с вы-
соким содержанием бериллия необходимо применять специальные
методы в зависимости от особенностей бериллиевого сплава [131;
стружку бериллия, задержанную в циклонах, следует отправ-
лять на перерабатывающие заводы в герметических контейнерах,
которые перед вывозом из цеха обработки бериллия тщательно
промывают снаружи; на вывоз контейнеров из цеха необходимо
заключение санитарно-промышленной лаборатории;
отходы бериллия, которые не могут быть отправлены для пере-
работки, должны подвергаться захоронению; загрязненные филь-
тры тонкой очистки воздуха от пыли бериллия также подлежат
захоронению;
в помещениях, в которых возможно превышение ПДК берил-
лия, необходимо обязательно применять респираторы: если ожи-
даемая концентрация бериллия выше 0,1 мг/м3, то следует для
защиты органов дыхания применять более эффективные средства
защиты (шланговые противогазы, пневмомаски и др.);
для предохранения кожного покрова от загрязнения бериллием
необходимо пользоваться соответствующей спецодеждой; персо-
нал, занятый непосредственным обслуживанием производственного
оборудования (станков), обязан пользоваться перчатками;
хранить и принимать пищу в помещениях, в которых ведутся
работы с бериллием и его соединениями, категорически запре-
щается [13].
ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ПЫЛЕОБРАЗОВАНИЕ ПРИ ТОЧЕНИИ
И ФРЕЗЕРОВАНИИ ХРУПКИХ МАТЕРИАЛОВ
Как известно, в процессе резания металлов происходит после-
довательное скалывание снимаемого слоя. При точении и фрезе-
ровании хрупких металлов (бронзы, латуни, чугуна) в большин-
стве случаев происходит полное скалывание и отрыв от обрабаты-
ваемой детали элемента стружки, прилегающего к передней грани
режущего инструмента.
В процессе скалывания и отрыва элемента стружки происхо-
дит выпадение пылевых частиц металла и загрязнение ими воз-
23
Рис. 8. Влияние скорости резания на
образование пыли:
1 — чугун СЧ 24-44; 2 — бронза
Бр. ОСЦ 6-6-3; 3 — латунь ЛС 59-1
душной среды. Кроме того,
небольшое количество пыли
образуется в результате трения
обрабатываемой детали о зад-
нюю грань режущего инстру-
мента. При точении хрупких
материалов резцом, имеющим
несколько режущих кромок
(резцы Колесова, ’Сельцова и
др.), появляется дополнительный источник пылеобразования —
скоблящее действие зачистной кромки.
Как показали исследования воздушной среды, к основным
факторам, влияющим на интенсивность пылеобразования, отно-
сятся физико-механические свойства обрабатываемого материала,
режимы резания (и, s и t), некоторые геометрические параметры
режущего инструмента и особенно количество одновременно рабо-
тающих режущих кромок инструмента. Для установления харак-
тера влияния этих факторов на интенсивность пылеобразования
при точении хрупких материалов был проведен ряд исследований
в лабораторных условиях. Ниже приведены результаты этих
исследований.
Влияние скорости резания. Исследованные материалы: серый
чугун СЧ 24-44, латунь ЛС 59-1, бронза Бр. ОЦС 6-6-3.
Режущий инструмент: резец проходной, оснащенный пластин-
кой твердого сплава ВК8, радиус при вершине г = 1,5 мм, <р = 45°,
у = 8°, А, = 0. Станок токарно-винторезный 1А62.
Условия опытов: при постоянной подаче s = 0,2 мм/об и глу-
бине резания t = 2 мм изменялась скорость резания: 1) при обра-
ботке чугуна в интервале 300—50 м/мин через 50 м/мин; 2) при
обработке латуни и бронзы в интервале 500—50 м/мин через
50 м/мин.
Забор проб воздуха производился над резцедержателем на
уровне дыхания станочника. Время одного опыта 10 мин. С целью
обеспечения возможно меньшего влияния остаточной запылен-
ности от предыдущего опыта на результаты исследования между
опытами был принят интервал в 1 ч. Анализ воздуха на пыль про-
изводился по общепринятой во ВЦНИООТ методике (весовым ме-
тодом). Результаты исследования представлены графиком (рис. 8).
Как видно из графика, с увеличением скорости резания серого
чугуна, латуни ЛС 59-1 и бронзы Бр. ОЦС 6-6-3 количество пыли
(по массе) возрастает. Рост интенсивности пылеобразования с по-
вышением скорости резания наблюдался также при точении неко-
торых неметаллических материалов (графита, карболита, древес-
ных пластиков). При этом, как показали исследования, во всех
24
Рис. 10. Влияние подачи на образо-
вание пыли:
1 — чугун СЧ 22-44; 2 — латунь ЛС 59-1
Рис. 9. Влияние глубины резания на
образование пыли:
I — чугун СЧ 22-44; 2 — латунь ЛС59-1
случаях с увеличением скорости резания увеличивается и коли-
чество мелких пылевых частиц (размером до 10 мк) в единице
объема воздуха.
Сопоставляя результаты исследований автора с исследованиями
А. И. Левиной и В. Б. Латушкиной в отношении влияния скорости
резания на пылеобразование при точении серого чугуна, свинцови-
стой бронзы и стали 45 [22], можно сделать вывод о том, что тен-
денция значительного роста запыленности с увеличением скорости
резания является общей при точении всех хрупких материалов.
Рост интенсивности пылеобразования с увеличением скорости
резания хрупких металлов может быть объяснен следующим обра-
зом: с увеличением скорости резания увеличиваются скорость ска-
лывания элементов стружки и количество скалываний в единицу
времени, в связи с чем увеличивается и число пылевых частиц,
поступающих в зону дыхания в единицу времени.
При точении хрупких неметаллических материалов (графита,
карболита и др.) с ростом скорости резания происходит более ин-
тенсивное (поперечное и продольное) дробление снимаемого резцом
слоя.
Влияние глубины резания. Исследованные материалы: серый
чугун СЧ 24-44, латунь ЛС 59-1.
Режущий инструмент: резец проходной, оснащенный пластин-
кой твердого сплава ВК8. Радиус при вершине г = 1,5 мм, ср =
= 45°, у — 8°, л = 0. Станок токарно-винторезный 1А62. Условия
опытов: при постоянной подаче s = 0,2 мм/об и скорости резания
v = 180 м/мин изменялась глубина резания от 1 до 5 мм через 1 мм.
Остальные условия те же, что и в предыдущих опытах. Результаты
исследования представлены графиком (рис. 9).
Как видно из рис. 9, с увеличением глубины резания количество
пыли возрастает. Это можно объяснить тем, что с увеличением
глубины резания увеличивается площадь скалывания, следова-
тельно, повышается и количество пылевых частиц, отделяющихся
от обрабатываемой детали.
25
Влияние подачи. Исследуемые материалы: серый чугун
СЧ 24-44, латунь ЛС 59-1. Режущий инструмент: резец проходной,
оснащенный пластинкой твердого сплава ВК8. Радиус при вер-
шине г=1,5 мм, ф = 45°, у = 8°, А = 0. Станок токарно-винто-
резный 1А62.
Условия опытов: при постоянных скорости резания v =
= 180 м/мин и глубине резания t = 2 мм изменялась подача в пре-
делах 0,1—0,8 мм/об через 0,1 мм/об. Обработка производилась
вдали от кулачкового патрона с целью уменьшения влияния токов
воздуха, образующихся при вращении патрона. Остальные усло-
вия те же, что и в предыдущих опытах. Результаты исследования
представлены графиком (рис. 10).
Как видно из рис. 10, с увеличением подачи s количество пыли
при точении чугуна и латуни несколько уменьшается. Это проис-
ходит, очевидно, потому что с увеличением подачи увеличивается
толщина стружки и уменьшается число скалываний в единицу
времени. Однако этот вывод справедлив только для обработки
хрупких металлов. При точении неметаллических материалов
(графита, карболита), дающих стружку в виде крупинок, интенсив-
ность пылеобразования с увеличением подачи в тех же условиях
опыта резко возрастала. Это объясняется тем, что при обработке
указанных материалов вследствие большой их хрупкости проис-
ходит как продольное, так и поперечное дробление снимаемого рез-
цом слоя, и тем интенсивней, чем больше подача.
Влияние конструкции режущего инструмента. Опыты прово-
дились в лабораторных условиях при постоянных режимах реза-
ния (ц = ПО м/мин, s = 0,4 мм/об, t = 6 мм) поочередно различ-
ными режущими инструментами — трапецеидальным канавоч-
ным резцом (с тремя режущими кромками), проходным резцом
токаря Сельцова (с двумя режущими кромками: главной, располо-
женной под углом ф = 45°, и вспомогательной, расположенной
Таблица 5 Влияние количества одновременно работающих режущих кромок на интенсивность пылеобразования параллельно обрабатыва- емой поверхности) и обыч- ным проходным резцом с углом ф = 45°. Обрабатываемые мате- риалы: серый чугун и гра- фит. Остальные условия опытов те же, что и в пре- дыдущих исследованиях. Результаты анализа воз- душной среды на пыль приведены в табл. 5. Как видно из табл. 5,
Обрабаты- ваемый материал Количество пыли, мг/м3, при точении различным режущим инструментом
Каиаиоч- ный трех- лезвий- ный резец Резец с двумя режу- щими кромками (токаря Сельцова) Обычный проход- ной резец
Серый 160 127 при точении чугуна и гра-
68 фита различными резцами
чугун Графит 900 750 600 пылеобразование значи- тельно выше при обработке
26
трапецеидальным канавочным резцом и резцом токаря Сельцова.
Это объясняется тем что при одинаковых режимах резания в рас-
сматриваемом случае в работе участвуют режущие кромки инстру-
мента различной длины, и срезаемый слой обрабатываемого мате-
риала получается фактически разным — наибольшим при обра-
ботке трапецеидальным канавочным резцом и наименьшим при
обработке обычным проходным резцом.
ЗОНЫ МАКСИМАЛЬНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОЗДУХА ПЫЛЬЮ
ОБРАБАТЫВАЕМОГО МАТЕРИАЛА
Наблюдения за процессом резания различных хрупких мате-
риалов в лабораторных и производственных условиях убеждают
в том, что степень загрязнения пылью различных зон вокруг станка
зависит не только от режимов резания и геометрических параме-
тров режущего инструмента, но и от других факторов.
Исследования, проведенные автором, показали, что при про-
дольном точении вблизи патрона вследствие вращения последнего
в зоне резца возникает воздушный поток, направленный в сторону
патрона. Скорость воздушного потока vB зависит от скорости враще-
ния патрона и достигает 2—2,5 м/с. Этот поток воздуха при точе-
нии хрупких материалов с малым удельным весом оказывает
значительное влияние на характер и интенсивность загрязнения
воздушной среды пылью обрабатываемого материала.
При обработке древесных пластиков, текстолита, графита и
других легких материалов проходным резцом наблюдалась кар-
тина, схематично показанная на рис. 11. Пыль и легкая стружка,
отделившиеся от обрабатываемой детали,
на пути движения встречают резцедержа-
тель и теряют свою скорость. Под действием
потока воздуха vB значительная часть их за-
сасывается под патрон и кулачками послед-
него отбрасывается влево от резцедержате-
ля, особенно в большом количестве на зад-
нюю сторону станка. Некоторое количество
пыли попадает и в зону дыхания токаря.
Пробы воздуха на пыль, взятые одно-
временно в зонах 1, 2 и 3 (рис. 11) при
точении текстолита, графита и древес-
ных пластиков, показали, что наибольшее
количество пыли образуется в зоне 3 и
наименьшее в зоне / (табл. 6).
Если принять количество пыли (по
массе), обнаруженное в зоне /, за 100 %,
то запыленность в зоне 2 будет составлять
около 150 %, а в зоне 3 около 400 %.
Эти данные были получены при продоль-
ном точении указанных выше материалов
Рис. 11. Зоны загрязнения
воздуха пылью при точе-
нии вблизи патрона:
27
Таблица 6 вблизи патрона, когда Степень загрязнения пылью различных зон резец находился ОТ ку- вокруг станка при точении вблизи патрона лачков патрона на рас-
Обрабатываемый материал Коле мг/ за 1 схимник, равном ю— чеетво пыли, ’ г м\ в зонах 30 мм, а патрон вра- бора проб щался с окружной ско- 2 | з ростью, равной 15 м/с
Текстолит Древесный пластик Графит 60 35 180 92 55 275 (по наружному диа- 240 метру корпуса). Опыты проводились при точении проход-
ным резцом на постоян-
ных режимах резания: v = 430 м/мин, s = 0,2 мм/об, t = 6 мм.
Пробы воздуха на пыль брались на уровне дыхания.
Отброс пыли влево от резцедержателя и на заднюю часть
станка при продольном точении вблизи кулачкового патрона на-
блюдался и при точении хрупких металлов (серогочугуна, латуни).
Так, например, на заводе № 1 (номер условный) в цехе А (см.
опыт 3, табл. 4), сзади станка (в непосредственной близости от него)
обнаружено наибольшее загрязнение воздуха свинцовистой пылью
(0,33 мг/м3). Действительно, на этом станке производилась обра-
ботка латунных (ЛС 59-1) колец вблизи кулачкового патрона.
При продольном точении проходным резцом вдали от патрона
(на расстоянии более 50 мм) и при торцовке наблюдалась иная
картина загрязнения воздушной среды пылью. В этих случаях
наибольшее количество пыли было обнаружено в зоне 1 дыхания
токаря и значительно меньше в зоне 3 у задней стороны станка
(см. рис. 11).
При продольном точении на высоких скоростях подрезным рез-
цом сильнопылящих хрупких материалов (графита, карболита
и др.) наибольшая запыленность обнаруживалась справа от станка,
у задней бабки.
Таким образом, зона максимальной запыленности воздуха при
точении хрупких материалов зависит от режимов резания, геоме-
трических параметров режущего инструмента и расстояния режу-
щего инструмента от приспособления, закрепляющего обрабаты-
ваемую деталь на шпинделе передней бабки.
При фрезеровании хрупких материалов дисковыми и цилиндри-
ческими фрезами зона максимального загрязнения воздушной
среды пылью обрабатываемого материала зависит главным обра-
зом от направления вращения фрезы.
При фрезеровании хрупких материалов торцовыми фрезами
степень загрязнения различных зон вокруг станка зависит от
характера фрезерования (попутное или встречное) и от располо-
жения обрабатываемой детали по отношению к оси фрезы (рис. 12).
Как видно из рис. 12, при обработке хрупких материалов на
вертикально-фрезерных станках безопаснее применять попутную
подачу при расположении обрабатываемой детали за центром
28
Рис. 12. Зоны максимального загрязнения воздуха при
торцовом фрезеровании
фрезы (рис. 12, б) и встречную подачу при расположении обраба-
тываемой детали с фронта станка до центра фрезы (рис. 12, в). При
попутном фрезеровании детали, расположенной до центра фрезы
(рис. 12, а), зона максимальной запыленности будет на рабочем
месте фрезеровщика.
Таким образом, в зависимости от условий резания зона макси-
мальной запыленности перемещается и во многих случаях совпа-
дает с зоной дыхания станочника, работающего на данном станке.
В ряде же случаев зона максимальной запыленности оказывается
на соседних рабочих местах, и тогда даже станочники, не занятые
обработкой сильнопылящих материалов, могут оказаться в этой
зоне.
Значительно сложнее определить зоны загрязнения воздуш-
ной среды пылью при обработке хрупких материалов на автомати-
ческих и полуавтоматических станочных линиях. Исследования
проводились на станочных линиях фрезерно-сверлильного типа:
полуавтоматической линии 1Л50, предназначенной для обработки
чугунного выхлопного патрубка, и на полуавтоматической линии
1Л54, предназначенной для обработки станин токарного станка
1К62.
Как известно, обработка различных материалов на станочных
линиях ведется одновременно большим числом режущих инстру-
ментов, скомпонованных обычно в группы. Применяются также
одиночные режущие инструменты со сложным движением. От этого
в значительной мере зависят количество зон и степень загрязне-
ния воздушной среды пылью обрабатываемого материала. При
обработке сильнопылящих хрупких материалов (чугуна и др.) на
станочных линиях образуется большое число зон загрязнения.
На рис. 13 показаны зоны загрязнения воздушной среды пылью
при обработке чугунного выхлопного патрубка на полуавтоматиче-
ской линии 1Л50. На этой линии одновременно работают 29 режу-
щих инструментов, скомпонованных в восемь групп по'конструк-
тивным и технологическим особенностям обрабатываемой детали.
29
Рис. 13. Зоны загрязнения воздушной среды пылью при обработке чугунных заготовок на полуавтоматической линии
29 режущих инструментов в процессе работы создают 29 источни-
ков пылеобразования. Однако, учитывая групповое расположение
инструментов, целесообразно в данном случае рассматривать во-
семь зон пылеобразования (см. поз. 1—8, рис. 13).
Зоны: 3 (сверление отверстий малого диаметра), 4 (нарезание
резьбы), 7 (групповое зенкование отверстий d = 30 мм), 8 (груп-
повое зенкование отверстий d = 10 мм) были отнесены автором
к зонам малой интенсивности пылеобразования, так как съем
металла этими инструментами относительно невелик, а концен-
трация пыли вблизи режущих инструментов (на уровне дыхания)
не превышала предельно допустимых норм.
Зоны: 1 (торцовое фрезерование инструментом, совершающим
возвратно-поступательное движение в вертикальной плоскости),
2 (групповое фрезерование торцовыми фрезами), 5 (торцовое двух-
стороннее фрезерование маятниковой фрезерной головкой), 6
(групповое сверление) отнесены к зонам большой интенсивности
пылеобразования, так как инструменты производят относительно
большой съем обрабатываемого материала, а концентрация пыли
вблизи режущих инструментов (на уровне дыхания) в 3—5 раз
превышала предельно допустимую норму. Следует иметь в виду,
что мельчайшие пылевые частицы обрабатываемого материала не-
прерывно перемещаются внутрицеховыми воздушными потоками,
загрязняя воздух вокруг станочной линии. Известны случаи, когда
вследствие высокой запыленности, превышающей предельно допу-
стимые нормы, санитарной инспекцией приостанавливалась работа
на линиях до оборудования их обеспыливающими устройствами.
Сотрудники редакции журнала «Социалистический труд»,
изучавшие практику проектирования и эксплуатации автомати-
ческих линий, в частности, отмечают, что многочисленные «кар-
маны» в станках, трубы гидравлических систем, приспособления
с открытыми ребрами жесткости являются местами скопления
стружки и пыли. Это осложняет нормальную работу линий и
затрудняет их уборку. Для уборки линии из восьми станков при-
ходится 1 раз в неделю останавливать на целую смену высокопро-
изводительное оборудование. Для уборки же вручную линии из 80
единиц оборудования может не хватить и трех смен.
Проведенные исследования позволяют сделать следующие вы-
воды.
1. На интенсивность пылеобразования при резании хрупких
материалов оказывают значительное влияние режимы резания
(п, s и /) и число одновременно работающих режущих кромок ин-
струмента.
2. С увеличением скорости и глубины резания увеличивается
количество пыли (по массе), отделяющейся от обрабатываемой
детали.
3. С увеличением скорости резания не только растет общий
весовой состав пыли в единице объема воздуха, но и количество
пылевых частиц размером менее 10 мк.
31
4. Особенно большая запыленность воздуха мелкой пылью
(размером до 10 мк) наблюдалась при точении и фрезеровании
серого чугуна и ряда неметаллических материалов: карболита,
графита, стеклотекстолита, древесных пластиков.
5. При точении свинцовистых бронз и латуней содержание ме-
таллической пыли в зоне дыхания станочников было относительно
невелико, однако количество свинца в пыли значительно превы-
шало норму.
6. Зона максимальной запыленности при обработке хрупких
материалов определяется в зависимости от характера обработки,
геометрических параметров режущего инструмента и режимов ре-
зания. В ряде случаев она совпадает с зоной дыхания станочника,
а^иногда проходит через соседние рабочие места.
7. При обработке хрупких материалов на автоматических и
полуавтоматических станочных линиях зоны интенсивного пыле-
образования по количеству обычно соответствуют группам режу-
щих инструментов.
8. Так как направление основного потока пылевых частиц
изменяется в зависимости от условий резания, то эффективность
применения местных вентиляционных устройств с приемниками
в виде зонтов, располагаемых над обрабатываемой деталью, или
в виде неподвижных патрубков, закрепляемых вблизи зоны реза-
ния, для обеспыливания незначительна.
9. При современных режимах резания хрупких материалов,
особенно с учетом перспективы широкого внедрения пластмасс,
необходимо оборудовать станки устройствами удаления пыли не-
посредственно от режущих инструментов. Такие устройства одно-
временно должны обеспечивать и удаление стружки хрупких ма-
териалов. Это требование в полной мере относится к полуавтома-
тическим и автоматическим станочным линиям, предназначенным
для обработки хрупких материалов без охлаждения.
При обработке магниевых сплавов необходимо строго соблю-
дать меры пожаро- и взрывобезопасности. Стружка, опилки и пыль
магниевых сплавов легко воспламеняются, они опасны в отноше-
нии взрыва. Поэтому в случае применения пневматических систем
удаления пыли и стружки от режущих инструментов надлежит
предусматривать меры, исключающие образование искр и стати-
ческих зарядов. Электрооборудование пневматических систем,
предназначенных для удаления пыли и стружки магниевых спла-
вов, должно быть взрывозащитного исполнения [11].
Г Л A BJA 2
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЯЕМЫХ СПОСОБОВ И СРЕДСТВ
ЗАЩИТЫ ОТ СТРУЖКИ И ПЫЛИ
Классификация средств защиты от травм отлетающей стружкой
пылевых частиц обрабатываемого материала приведена на рис. 14.
Все известные средства защиты, используемые в нашей стране и за
рубежом, разделены на две группы (в соответствии с
с ГОСТ 12.4.011—75): средства индивидуальной защиты и средства
коллективной защиты. Из средств индивидуальной защиты глаз
наиболее широкое применение при обработке различных материа-
лов на станках нашли защитные очки (обычные и с боковой защи-
той), а из средств коллективной защиты — ограждения зоны реза-
ния с ручным управлением (различные защитные кожухи и экраны
со смотровыми окнами).
Однако при анализе причин повреждения глаз выявлено, что
примерно в 15 случаях травмирования из 100 защитные средства
на рабочих местах отсутствовали. В 85 случаях защитные средства
имелись, но в момент травмирования станочники ими ьне пользо-
вались.
Следует отметить, что в ряде случаев это были высококвалифи-
цированные станочники, имеющие значительный стаж работы по
профессии и своевременно получившие полный инструктаж по
технике безопасности. Почему же рабочие часто не пользуются
защитными средствами? Для ответа на этот вопрос попытаемся
прежде всего дать технико-экономическую оценку этим защитным
средствам во взаимосвязи с условиями их применения, обосновать
необходимость повышения их эффективности и более активного
перехода к современным средствам комплексного решения про-
блемы — удалению элементной стружки и пыли непосредственно
от режущих инструментов.
Защитные очки. Для защиты глаз от стружки и пылевых
частиц обрабатываемого материала при резании применяют
очки открытого типа, очки с боковой защитой и в меньшей сте-
пени очки закрытого типа, полумаски и индивидуальные щитки
(рис. 15).
Наиболее надежны в рассматриваемых условиях очки с боко-
вой защитой и очки закрытого типа. Однако при работе в защит-
ных очках, особенно в очках с боковой защитой и очках закрытого
типа, заметно осложняется наблюдение через смотровые стекла за
точными и тонкими рабочими операциями (процесс снятия проб-
ных стружек, отсчет по нониусу, визуальное наблюдение за каче-
ством обрабатываемой поверхности и др.). Во-первых, защитные
очки сужают поле зрения, что очень заметно при работе в очках
с боковой защитой и в очках закрытого типа. Во-вторых, внутрен-
няя поверхность стекол очков быстро запотевает вследствие зна-
чительного перепада температур подочкового пространства и окру-
жающей среды.
2 Власов А. Ф. 33
Рис. 14. Классификация средств защиты от травм отлетающей стружкой и пы-
левыми частицами обрабатываемого материала
При обработке сильнопылящих хрупких материалов стекла
очков, особенно с наружной поверхности, быстро покрываются
тонким слоем пыли и делаются малопрозрачными. Если к сужению
поля зрения при работе в очках человек постепенно привыкает, то
запотевание и загрязнение стекол пылью резко снижают остроту
зрения, вынуждают рабочих часто снимать очки для протирки,
причем при интенсивном образовании пыли станочник не всегда
может быстро восстановить прозрачность стекол. В результате
снижается производительность труда. Поэтому станочники часто
не пользуются защитными очками, хотя и знают об опасности.
Рис. 15. Средства индивидуальной защиты глаз:
а — очки с боковой защитой; б — полумаска; в — индивидуальный щиток
34
Вопросам защиты глаз очками от летящих частиц уделяется
внимание и в других странах. Однако защита глаз на производстве
является неразрешенной проблемой и там. Так, в Англии, несмо-
тря на выпуск большого количества разнообразных защитных
очков, число повреждений глаз очень велико. Металлообрабаты-
вающая промышленность Англии по количеству и тяжести повре-
ждения глаз занимает второе место среди прочих отраслей промыш-
ленности; около 7,4 % всех повреждений глаз в этой отрасли про-
мышленности составили травмы с тяжелым исходом.
Директор исследовательского отдела Бирмингамского глазного
госпиталя Д. А. Кэмпбелл пишет о том, что 62 % всех глазных не-
счастных случаев с потерей трудоспособности более трех дней
были вызваны летящими частицами.
Таким образом, можно сделать вывод, что основной причиной
неиспользования станочниками защитных очков при обработке
хрупких материалов является быстрая потеря остроты зрения
вследствие запотевания и загрязнения пылью очковых стекол.
Средства против запотевания (карандаши, пасты, пленки) на
заводах практически не применяются, тогда как применение этих
средств позволило бы несколько увеличить степень использования
защитных очков. Степень использования защитных очков может
быть увеличена путем применения оптических стекол, коррегиру-
ющих зрение. При обработке хрупких цветных сплавов (бронзы,
латуни и др.) целесообразнее применять очки с боковой защитой и
индивидуальные щитки.
Устройства, отражающие элементную стружку. К таким
устройствам относятся главным образом различные экраны, укреп-
ляемые на резце, резцедержателе, корпусе фрезерного станка
и т. д. (рис. 16). Эти устройства имели небольшое практическое
Применение на отдельных рабочих местах станочников в перйоД
развития так называемого скоростного резания металлов. Преду-
преждая разлетание стружки в направлении лица оператора, онй
в какой-то мере являлись средством защиты. Однако чрезмерная
индивидуальность и примитивность не позволяют рекомендовать
их для практического применения в период научно-технического
прогресса в станкостроении. Они могут представлять только исто-
рический интерес в отношении путей поиска средств защиты от
травм элементной стружкой.
Ограждения зоны резаиия. В СССР и за границей нашли ши-
рокое применение ограждения зоны резания станков, осуществляе-
мые с целью защиты станочников от травмирования отлетающей
стружкой и уменьшения степени рассеивания стружки по станку и
рабочему месту. На многих станках они успешно выполняют свои
защитные функции.
Применяются такие ограждения на токарных и фрезерных
станках — универсальных и специального назначения. Откры-
вающиеся экраны завода «Красный пролетарий», которыми осна-
щены, например, станки IК62, 16К20 и др., защитны? экраны Для
2* 35
Рис. 16. Примеры устройств,
отражающих элементную
стружку:
а —’ отражатель-щетка на резце;
б — отражатель-сетка на верти-
кально- эрезерном станке; в — эк-
ран-отражатель
токарных станков, разработанные в ЭНИМСе, и некоторые другие
значительно улучшают условия труда токарей и способствуют
профилактике производственного травматизма. Однако огражде-
ния зоны резания не полностью разрешают задачи охраны труда
при резании хрупких металлов и сплавов и различных неметал-
лических материалов, особенно пластмасс. Не разрешается
проблема обеспыливания. Ограждения, как правило, не пре-
пятствуют разбрасыванию мелких стружек в направлении задней
бабки.
Изучение степени использования ограждений зоны резания
с ручным управлением при точении хрупких материалов, прове-
денное автором на ряде заводов, показало, что в среднем в 30 слу-
чаях из 100 рабочие их не применяют.
36
Неполное использование рабочими ограждений зоны резания
как защитного средства при обработке хрупких материалов можно
объяснить следующими причинами.
1. В условиях большой запыленности смотровое окно огражде-
ния быстро покрывается тонким слоем пыли и теряет прозрач-
ность. Это препятствует наблюдению за процессом резания и вы-
нуждает рабочего часто протирать смотровое окно, на что требуется
время, не предусматриваемое нормами.
Так, например, при точении на современных режимах резания
серого чугуна прозрачность смотрового окна ограждения терялась
уже через 18—20 мин работы, при точении текстолита — через
15—18 мин, при точении графита — через 8—10 мин.
Таким образом, для нормального наблюдения за процессом
резания через смотровое окно ограждения его нужно протирать:
при точении чугуна 22 раза в смену, при точении текстолита
26 раз в смену, при точении графита 46 раз в смену. Практически
это невыполнимо, поэтому ограждением зоны резания пользуются,
как правило, только при выполнении операций, не требующих
точности зрительного контроля.
2. Большинство ограждений зоны резания металлорежущих
станков имеет ручное управление. При современных режимах и
методах обработки рабочий для управления ограждением должен
совершать в смену весьма большое количество движений: для вы-
полнения вспомогательных операций зону резания необходимо
открыть, а перед началом резания закрыть.
Пользуясь методом дифференциального анализа, предложен-
ного проф. А. А. Трухановым [24], определим количество и харак-
тер рабочих движений, необходимых для управления ограждением
зоны резания токарных станков (табл. 7).
Как видно из табл. 7, для того чтобы открыть ограждение,
рабочий должен совершить шесть различных движений. Хроно-
метражем установлено, что на операцию «Открыть огражде-
ние» при нормальных условиях суммарно требуется около 2 с.
Для выполнения операции «Закрыть ограждение» необходимо
совершить те же движения (в другом порядке) и затратить также
2 с. Таким образом, применяя открывающиеся ограждения зоны
резания с ручным управлением, необходимо дополнительно затра-
чивать 4 с на одно изделие (при обработке его с одной установки
резцедержателя) или 4 с на каждую установку (поворот) резцедер-
жателя, так как для установки резцедержателя в новую позицию
ограждение необходимо открыть. Суммарное время, потребное на
ручное управление ограждением зоны резания в смену, может
быть определено (в мин) из следующей зависимости:
у, _4па___па
1 с“~"б0 ~ Тб’
где п — число обработанных в смену деталей; а—количество уста-
новок резцедержателя, необходимых для обработки одной детали.
37
Таблица 7
Разложение на элементы операции «Открыть ограждение зоны резания»
№ по пор. Наименование движений или элементов работы Характер движения
I Взгляд на рукоятку огражде- ния Грубая зрительная работа
2 Протянуть руку к рукоятке ограждения (0,5 м от рукоятки подач) * Многократно повторяющееся, механическое, грубоконтролируе- мое, легкое
3 Взяться за рукоятку огражде- ния Многократно повторяющееся, механическое, легкое Легконапряженное, многократно повторяющееся
4 Открыть ограждение движением от себя (по = 0,6 м на угол 90°)
5 Разжать пальцы (освободить ру- коятку ограждения) Многократно повторяющееся, механическое, легкое
6 Перенести руку на маховичок поперечного суппорта То же
* Первое и второе движения перекрываются по времени.
Из формулы видно, что чем больше количество обрабатывае-
мых деталей в смену и чем больше число установок резцедержателя,
необходимых для обработки одной детали, тем больше будет за-
трачено времени на управление ограждением зоны резания.
Во многих случаях токарной обработки это время весьма зна-
чительно. Так, например, при обработке детали с двух установок
резцедержателя при норме 150 деталей в смену время, потребное
на управление ограждением зоны резания, составит Тс = =
= 20 мйн.
Как правило, время, необходимое на ручное управление огра-
ждением зоны резания, не учитывают при нормировании, ошибочно
считая его незначительным. Между тем исследования и приве-
денный выше расчет показывают, что это время в ряде случаев
Превышает 5 % рабочего Времени.
Из сказанного выше можно сделать вывод, что основными при-
чинами неиспользования во многих случаях станочниками огра-
ждений зоны резания при обработке хрупких материалов являются
быстрое загрязнение смотрового окна пылью обрабатываемого ма-
териала и значительное (ненормируемое) время, потребное на
ручное управление ограждением зоны резания.
Степень использования ограждений зоны резания и эффектив-
ность их действия могут быть значительно повышены путем авто-
матизации управления ими. Конструкция автоматизированного
ограждения должна обеспечивать закрытие зоны резания после
выполнения станочником всех вспомогательных операций. С этой
целью управление ограждением во многих случаях целесообразно
38
Рис. 17. Вентиляционная установка для удаления пыли при фрезеровании чу-
гунных тюбингов:
а — пылеприемиики; б — схема вентиляционной установки; / — пылеприемиики; 2 —
гибкие шланги; 3 — воздухопроводы; 4 — вентилятор; 5 — пылесборник; 6 — циклон
ЛИОТ
блокировать с рукояткой подач или с рукояткой (кнопкой) вклю-
чения шпинделя.
Наряду с задачами защиты глаз очками от летящих частиц,
защиты станочников от травмирования отлетающей стружкой с по-
мощью ограждений зоны резания в условиях высокой запыленно-
сти (при обработке сильнопылящих хрупких материалов без охла-
ждения), особенно при выполнении работ, требующих точного
зрительного контроля, необходимо решать и проблему обеспыли-
вания воздуха.
Обеспыливающие устройства. Для удаления пыли при обра-
ботке хрупких материалов во многих случаях применяют обычные
вентиляционные установки с приемниками в виде зонтов или ко-
жухов. На рис. 17 в качестве примера показана такая установка,
разработанная Гипроприбором для завода «Лентрублит» и пред-
назначенная для удаления пыли от фрез при обработке чугунных
тюбингов на продольно-фрезерных станках Горьковского завода
фрезерных станков. Эта установка состоит из двух приемников 1
над фрезами, гибких шлангов 2, воздухопроводов 3 (рис. 17, а) и
индивидуальной вентиляционной установки (рис. 17, б). Вентиля-
ционная установка представляет собой обычную систему, состоя-
щую из электродвигателя (N = 2,8 кВт, п = 1500 об/мин), венти-
лятора Сирокко 4, циклона ЛИОТ 6 с пылесборником 5. Скорость
воздуха в приемниках принята 8 м/с. Производительность венти-
лятора 2400 м3/ч. Воздух от пыли очищается в циклоне ЛИОТ,
а затем выбрасывается в атмосферу.
Данным устройством оборудованы были на заводе «Лентруб-
лит» три двухсторонних продольно-фрезерных станка, на кото-
рых обрабатывались чугунные тюбинги. Часть мелкой пыли уда-
лялась из рабочей зоны. Однако признать установку эффективной
в отношении обеспыливания нельзя.
39
Рис. 18. Односторонний приемник
пыли для горизонтально-фрезер-
ных станков конструкции ЛИОТ
Рис. 19. Двусторонний приемник
пыли для горизонтально-фрезер-
ных станков конструкции ЛИОТ
ВЦСПС
Если бы авторы при разработке конструкции учли не только
восходящие токи воздуха, увлекающие часть мелкой пыли, но и
направление движения стружек и пыли, отделяющихся от обра-
батываемых деталей (в данном случае прямо противоположное
восходящим токам воздуха), то они смогли бы с помощью тех же
средств и затрат осуществить непрерывное удаление пыли и
стружки непосредственно от фрез. Оздоровительный и экономиче-
ский эффект при этом был бы несравненно выше.
Устройства по обеспыливанию металлорежущих станков, пред-
назначенных для обработки электроизоляционных материалов,
разрабатывались в вентиляционной лаборатории ЛИОТ. Инсти-
тутом рекомендованы одно- и двусторонние пылеприемники для
фрезерных станков. В одностороннем приемнике 1 пыли, пред-
назначенном для горизонтально-фрезерного станка (рис. 18), пре-
дусмотрено всасывающее отверстие прямоугольной формы. К ниж-
ней кромке пылеприемника прикреплена полоска листовой ре-
зины 3, ограничивающая всасывающий факел снизу. Для переме-
щения приемника вдоль оси шпинделя горизонтальный участок
воздухопровода оборудован телескопическим соединением 2. При-
ближение приемника к фрезе и удаление его осуществляются по-
воротом части воздухопровода вокруг своей оси. В требуемом по-
ложении пылеприемник закрепляется хомутиком.
На рис. 19 показан двусторонний пылеприемник для горизон-
тально-фрезерного станка. Воздух отсасывается через одну из сто-
рон в зависимости от направления вращения фрезы. Другая сто-
рона пылеприемника в это время поднимается кверху, причем
40
Рис. 21. Токарный станок
с резцедержателем, располо-
женным под обрабатываемой
деталью
Рис. 20. Схема обеспыливающего устрой-
ства при точении хрупких пылящих матери-
алов:
I — приемник пыли (зонт); 2 — трубопровод;
3 ~ индивидуальный отсасывающий агрегат;
4 — трубопровод от шпинделя
ее всасывающее отверстие автоматически перекрывается. Обеспы-
ливающие устройства ЛИОТ более эффективны по сравнению с ра-
нее описанным (см. рис. 17), так как приемная часть устройства
выполнена с учетом направления движения потока стружек и пы-
левых частиц. Однако, если учесть опасность открытых фрез, то
теми же средствами и при тех же материальных затратах можно
было бы комплексно разрешить проблему безопасности, т. е. уда-
ление стружки и пыли и ограждение фрезы.
На рис. 20 показано пылеотсасывающее устройство, предназ-
наченное для обеспыливания при наружном точении и расточке от-
верстий в хрупких сильнопылящих материалах вблизи патрона.
В последнем случае (при расточке) пыль удаляется через полый
шпиндель станка.
Специальные компоновки узлов станка. Изученные нами мате-
риалы обязывают осветить одно из весьма важных направлений
в решении проблемы удаления стружки из зоны резания — изме-
нение компоновок узлов станка. В поисках эффективных решений
в этой области конструкторы станков иногда стремятся изменить
расположение инструмента относительно обрабатываемой детали.
В некоторых случаях конструкция станины станка изменяется
таким образом, что резцедержатель принимает наклонное поло-
жение или располагается под обрабатываемой деталью, и тем са-
мым направление потока стружки становится более безопасным
и удобным для организованного отвода. При этом в станине станка
предусматриваются соответствующие окна и наклонные каналы
(проемы) для выхода по ним стружки в корыто станка или спе-
циальное транспортное устройство. Так, например, в конструк-
ции токарного станка, показанного на рис. 21, резцедержатель
4|
Рис. 22. Токарный станок с наклон-
ным суппортом
Рис. 23. Схема многорезцового токар-
ного станка с наклонными суппортами
расположен под обрабатываемой деталью. Такое устройство обес-
печивает сход стружки на заднюю сторону и ссыпание значитель-
ной ее части в тележку. Однако в этом случае не решена задача
обеспыливания. Кроме того, осложняется наблюдение за режущим
инструментом.
Несколько иная конструкция токарного станка с наклонным
суппортом предложена Магдебургской машиностроительной фаб-
рикой. Как видно на рис. 22, зона резания в значительной части
укрыта, а тележка для сбора стружки и пыли имеет определенную
форму и является как бы частью станка — обязательным приспо-
соблением к нему. Такое устройство обеспечивает более полный
сбор элементной стружки в тележку и частично разрешает задачу
обеспыливания при обработке хрупких материалов.
На рис. 23 показана конструкция многорезцового токарного
станка с наклонными суппортами. Зона резания укрыта подвиж-
ным ограждением, а расположение и форма проемов в станине и
направляющих кожухов обеспечивают сход стружки на заднюю
часть станка.
Опыт создания и эксплуатации механизированных и автомати-
ческих линий для обработки деталей из чугуна и других сильно-
пылящих хрупких материалов показал огромное технико-экономи-
ческое и оздоровительное значение решения проблемы обеспыли-
вания и непрерывного удаления мелких стружек. Вместе с тем вы-
явлены большие технические трудности полного отвода стружки
от режущих инструментов и очистки базовых поверхностей и меха-
низмов станка от пылевых частиц, обладающих абразивными свой-
ствами.
Известно, что абразивное действие пылевых частиц чугуна и
некоторых других хрупких материалов сильно возрастает от сма-
42
Рис. 24. Шнековый транспортер для удаления стружки на линии обработки
поршневых колец (позиция фрезерования замковых щелей):
1 — режущий инструмент; 2 — пакет обрабатываемых колец; 3 — наклонная плоскость;
4 — бункер; 5 — шнековый транспортер
чивания их маслом или эмульсией. В таких случаях между тру-
щимися поверхностями образуется слой абразивной пасты, спо-
собствующей интенсивному их износу. В связи с этим, а также учи-
тывая, что охлаждение режущего инструмента поливом СОЖ при
обработке хрупких материалов не дает заметного повышения его
стойкости, мокрый способ обработки в рассматриваемых условиях
не применяют.
Некоторое улучшение условий труда рабочих и работы стан-
ков, встраиваемых в линию, достигается соответствующей компо-
новкой наиболее важных узлов станка, рассчитанной на активное
использование кинетической энергии и силы тяжести элементных
стружек и пылевых частиц для их отвода.
На рис. 24 показана позиция фрезерования замковых щелей
в линии, предназначенной для обработки поршневых колец. Ком-
поновка узлов этого станка, направляющая наклонная плоскость
3 для схода стружки, бункеры и шнековый транспортер 5, встроен-
43
ный в линию, обеспечивают удаление из зоны резания и транспор-
тировку стружки за пределы линии. Однако при обработке сильно-
пылящих хрупких материалов достаточное (по санитарным требо-
ваниям) обеспыливание не будет достигнуто.
Шнековые транспортеры для удаления стружки (стальной и из
хрупких материалов) из зоны резания последнее время находят
все более широкое применение. Такими устройствами оборудованы,
например, токарно-револьверный автомат модели 1140 Ленин-
градского завода станков-автоматов, вертикально-многорезцовый
полуавтомат модели 1П737 ЭНИМС и ряд других станков и автома-
тических станочных линий. При наличии ограждения зоны реза-
ния шнековые устройства обеспечивают удаление значительной
части стружек и крупных пылевых частиц.
Следует отметить, что шнековые транспортеры устойчиво рабо-
тают только при свободной пространственной подвеске шнека, необ-
ходимой для предупреждения поломок при попадании стружки
под шнек. Износ рабочей части шнека велик. Ремонтировать или
заменять их иногда приходится через 2—3 месяца работы.
Гравитационный метод отвода стружки и крупных пылевых
частиц из зоны резания широко применяется на автоматических
линиях, предназначенных для обработки хрупких материалов
(чугуна и др.). При этом специальные люки и проемы с вертикаль-
ными и наклонными стенками обеспечивают выпадение (улавли-
вание) значительного количества элементной стружки и крупной
пыли.
Некоторыми отечественными и зарубежными предприятиями
созданы устройства для удаления мелкой элементной стружки с по-
мощью различных инерционных устройств. Так, например, на
ЗИЛе разработаны и применены инерционные (качающиеся) транс-
портеры (рис. 25). Из-под станков сообразно с местными условиями
стружка выводится системой винтовых, скребковых или инерцион-
ных транспортеров, расположенных вдоль станков. Этими транс-
портерами стружка перемещается к месту ее сбора. Как видно
на рис. 25, стружка из различных материалов транспортируется
раздельно. Скорость перемещения стружки колеблется в пределах
6—12 м/мин.
Такие устройства при обработке хрупких материалов без охла-
ждения могут обеспечить санитарно-гигиенические условия тру-
да только при полном укрытии зоны резания, исключающем раз-
брасывание стружки по станку и рабочему месту и загрязнение
воздушной среды пылью обрабатываемого материала.
В связи с рассматриваемым вопросом необходимо обратить
внимание проектных организаций и заводов-потребителей станков
и автоматических линий на целесообразность применения трубо-
проводного транспорта элементной стружки и пыли от станков.
Трубопроводный пневматический транспорт, работающий на вса-
сывание, применяется, например, в литейном производстве ряда
44
Станки.
Рис. 25. Удаление стружки и пыли из зоны обработки с по-
мощью инерционных транспортеров
заводов для транспортировки песка. Находит широкое применение
так называемый пневмоконтейнерный транспорт — трубопро-
водный транспорт различных сыпучих материалов, работа-
ющий на нагнетание и перемещающий песок или другие
пылящие материалы по трубопроводу в вагонетках-контей-
нерах.
Представляют интерес трубчатые вибротранспортеры для сы-
пучих материалов, выпускаемые английской фирмой «Людвиг
Биндер». Транспортер состоит из двух параллельных труб, соеди-
ненных рессорами, установленными под углом 45—50° к продоль-
ной оси. Привод транспортера осуществляется при помощи клино-
ременной передачи с двойным эксцентриком, который позволяет
регулировать амплитуду колебаний. Характеристики рессор
подобраны так, что инерционные силы колеблющихся масс
уравновешиваются противоположно направленными силами
пружин. Такая конструкция позволяет транспортировать
пылящие и нагретые материалы в условиях герметич-
ности.
Благодаря тому что частицы материала в трубах перемещаются
в основном во взвешенном состоянии, износ транспортирующих
плоскостей невелик.
Фирма выпускает вибротранспортеры длиной 15, 20, 60 и 100 м,
диаметром 160, 220, 310, 450 мм, производительность их достигает
100—140 м3/ч, потребляемая мощность 2—10 кВт. Из отечествен-
ного и зарубежного опыта известны и пневмотранспортные системы
элементной стружки и пыли.
45
СРЕДСТВА УЛАВЛИВАНИЯ СТРУЖКИ И ПЫЛИ В ЗОНЕ РЕЗАНИЯ
На многих заводах применяются различные способы удаления
стружки и пыли от металлорежущих станков и транспортировки
их к месту сбора при помощи механических, гидравлических, ви-
брационных и пневматических устройств непрерывного и периоди-
ческого действия. Однако в большинстве случаев стружка и пыль
удаляются не из зоны их образования (исключение составляют
абразивные станки), вследствие чего такие устройства мало влияют
на улучшение условий труда станочников, хотя экономический
эффект от их применения в ряде случаев значителен.
При проектировании таких устройств обычно предполагается,
что станочник (или уборщик стружки) периодически сметает
стружку в приямок около станка (или в специальную тару), а далее
она транспортируется механизированным способом.
Во многих случаях транспортные устройства встраиваются
в корпус станка (линии), обычно под обрабатываемой деталью.
В этих случаях часть стружки (35—40 %) без участия рабочего
ссыпается на транспортер и удаляется от станка. Остальная
стружка разлетается по станку и рабочему месту. Однако при об-
работке сильнопылящих хрупких материалов и такой способ не
вносит коренного улучшения в условия труда станочников, хотя
при этом сокращаются расходы на транспортировку стружки и
уборку станков.
В нашу задачу входило изучить отечественный и зарубежный
опыт по непрерывному удалению стружки и пыли непосредственно
из зоны резания при обработке различных хрупких материалов.
В этом разделе книги дается описание и анализ устройств, пред-
назначенных для токарных, фрезерных, сверлильных станков и ав-
томатических станочных линий.
Проблема удаления стружки и пыли непосредственно из зоны
резания при обработке хрупких материалов начала привлекать
внимание отечественных и зарубежных специалистов в связи с ши-
роким внедрением твердосплавного инструмента и соответственно
резким повышением режимов резания.
Так, например, еще в 1949 г. работниками Всесоюзного цен-
трального института охраны труда ВЦСПС на базе технологиче-
ской лаборатории завода «Красный пролетарий» были проведены
исследования при точении хрупких металлов, на основе которых
разработан ряд пылестружкоотводчиков (автор А. Ф. Власов).
Пылестружкоотводчик (рис. 25) предназначен для улавливания
и удаления стружки и пыли из зоны резания в корыто станка (или
на транспортное устройство) при наружном продольном точении
и торцовке заготовок из хрупких металлов (бронзы, латуни, чу-
гуна и др.). Пылестружкоотводчик является приспособлением
к токарному станку, укрепляемым на резцедержателе над резцом.
Он состоит из металлического корпуса 1, прозрачного экрана 2
(стекло «сталинит»), пазовой направляющей 3 с рукояткой 4 и
46
вставленной в нее плоской
пружиной; направляющей
линейки 5, укрепленной на
резцедержателе средним бол-
том последнего. Корпус вы-
полнен в форме улитки. Его
стенка, обращенная к обра-
батываемой детали, изогнута
по радиусу и имеет криво-
линейное отверстие для
входа потока стружек и пыли.
Стенка корпуса, прилега-
ющая к резцедержателю,
плоская, внизу ее сделан
прямоугольный вырез для
установки нормализованного
проходного резца. Дно вы-
полнено в виде наклонной
плоскости с углом накло-
на 45°, что обеспечивает сво-
бодный выход потока стружек
и пыли из корпуса.
Пылестружкоотводчик ус-
танавливается на резцедер-
жателе посредством пазовой
направляющей 3 и направля-
ющей линейки 5. Плоская
пылестружкоотводчик в люб
Рис. 26. Пылестружкоотводчик ВЦНИИОТ
пружина рукоятки 4 удерживает
м установленном положении вдоль
оси станка.
Резец закрепляется в резцедержателе с таким расчетом, чтобы
его вершина выступала из стенки, обращенной к обрабатываемой
детали, на 2—3 мм.
Поток стружек и пыли, отделяющихся от обрабатываемой де-
тали, поступает внутрь улиткообразного корпуса, где меняет на-
Таблица 8
Содержание пыли в зоне дыхания пря обработке чугуна и бронзы с применением
пылестружкоотводчика я без него
Обрабатываемый материал Наличие пыле- струж- коотзод- чика Содержание пыли, мг/м3. при скоростях точения, м/мин
100 ’00 300 -100 600
Чугун СЧ 21-40 Нет 7,5 13,3 34
Есть 4,3 5,3 6 — —
Бронза Бр. ОЦС 6-6-3 Нет 7,8 14,0 41,8 64
Есть 4,5 5,3 — 7,8 12
47
правление своего движения, и по наклонному дну направленной
струей вытекает из-под резца (показано стрелкой на рис, 26)
в корыто станка или на транспортное устройство. Санитарно-ги-
гиеническая оценка этого пылестружкоотводчика, данная А. И. Ле-
виной и В. Б. Латушкиной на основании инструментальных заме-
ров [22], приведена в табл. 8.
Таким образом, применение пылестружкоотводчика ВЦНИИОТ
при обработке хрупких металлов обеспечивает отвод из зоны реза-
ния потока стружек и способствует значительному снижению за-
пыленности в зоне дыхания рабочих. Этот пылестружкоотводчик
ВЦНИИОТ успешно применялся токарями-станочниками на ряде
машиностроительных предприятий. На рис. 27 показана некоторая
модификация рассматриваемого пылестружкоотводчика в целях
возможности присоединения его к отсасывающему устройству.
Лабораторные испытания такой системы показали более высокую
эффективность удаления стружки и обеспыливания при обработке
латуни и серого чугуна.
Опубликование материалов исследований, на основе которых
были созданы пылестружкоотводчики, описание их конструкций
послужили толчком к другим исследованиям и~решениям в этой
области. Автором впервые была высказана’мысль’'об использова-
нии кинетической энергии потока стружек для отвода его из зоны
резания и некоторые соображения о форме и направлении потока
стружек при точении хрупких металлов.
Задача удаления пыли и стружки~от режущих инструментов
при выполнении операционных'работ (наружное’точение/торцовка)
решается довольногпросто. Так, например, на"рис.'28 показан пыле-
стружкоприемник в виде патрубка, закрепленного в’ резцедержа-
теле токарного станка и соединенного'с'отсасывающим устройством
посредством гибкого металлорукава. Такое решение успешно при-
Рис. 27. Пылестружкоотводчик ВЦНИИОТ с от-
сосом стружки и пыли из зоны резаниц
4?
К отсасывающему
агрегату
Рис. 28. Пылестружкоприемник для удаления пыли и стружки
при торцовке
менялось на заводе по обработке цветных металлов (рис. 29). Отса-
сывающие установки обслуживали три станка (/, II, III), пред-
назначенные для торцовки заготовок из различных цветных спла-
вов. Для того чтобы исключить смешивание стружки различных
материалов, две пневматические установки соответствующим об-
разом переключались посредством шибера 2. Основными элемен-
тами отсасывающих установок являются: пылестружкоприемник
1, циклон 3 с клапаном-разгрузителем автоматического действия,
Рис. 29. Схема групповой отсасывающей установки (завод по обработке цвет-
ных металлов)
49
Рис. .30. Схема устройства для отвода стружки
при фрезеровании пазов конструкции Медведева
вентилятор среднего давления 4, электродвигатель 5 и система
трубопроводов 6.
Стружка из циклонов выдается в стружкосборные тележки.
В данной установке использованы вентиляторы производитель-
ностью 1600 м3/ч, циклоны с обратным конусом ВЦНИИОТ № 5,
электродвигатели А52-2 мощностью 10 кВт и частотой вращения
2880 об/мин. Отсасывающие установки в рассматриваемом случае
вынесены за пределы цеха. Эффективность установок по удалению
стружки из зоны резания составляла 95 %, а запыленность в рабо-
чей зоне была снижена до санитарных норм.
На Ленинградском заводе «Линотип» т. Медведевым было раз-
работано и внедрено оригинальное устройство для улавливания и
отвода стружки при выборе пазов в латунном листе магазинной
коробки линотипа на специализированном фрезерном станке.
В основе устройства (рис. 39) лежит использование кинетической
энергии потока стружек и дополнительного воздушного побуди-
теля (потока), создаваемого лопастями, укрепленными по обе
стороны фрезы на шпинделе горизонтально-фрезерного станка.
Фреза 1 с лопастями 2 заключена в корпус 3. В корпусе по
направлению движения потока стружек имеется отверстие 4, соеди-
ненное с отводящей стружку трубой 5 прямоугольного сечения.
Труба 5 имеет свободное сочленение с корпусом 3, вследствие чего
в процессе работы она подвержена вибрации.
В рассматриваемом случае фреза делает 1800 об/мин, что позво-
ляет создать лопастями значительный воздушный поток, способ-
ствующий разрыхлению стружки и перемещению ее в отводящую
трубу 5 (в дополнение к кинетической энергии самой стружки).
Вследствие вибрации отводящей трубы 5 стружка перемещается
вдоль трубы и высыпается из нее в стружкосборник. Это устрой-
ство успешно применялось на заводе «Линотип». Эффективность
его работы можно значительно повысить, не применяя лопасти
около фрезы, а соединив выходное отверстие 4 с воздухопроводом
вентиляционного агрегата, работающего на всасывание.
Ленинградским институтом охраны труда ВЦСПС в 1950—
1951 гг. была проведена работа по изысканию средств удаления
стружки и пыли при фрезеровании металлов [5]. Конструктивной
50
разработке стружкоотводчикой предшествовали исследования по
определению направления потока стружек при фрезеровании пло-
скостей торцовыми фрезами. Результаты этих исследований и вы-
воды следующие (рис. 31).
1. При встречном фрезеровании поверхности, имеющей ширину
менее диаметра фрезы и размещенной так, что ее продольная ось
проходит через центр фрезы, поток стружек направлен в квадрант
II (схема 1, а).
2. При встречном фрезеровании поверхности, имеющей ши-
рину менее диаметра фрезы и расположенной за центром фрезы,
поток стружек направлен в квадрант II, но значительно сдвинут по
направлению вращения фрезы (схема 2, а).
3. При встречном фрезеровании поверхности, имеющей ши-
рину менее диаметра фрезы и размещенной ниже центра фрезы, по-
ток стружек направлен в квадрант I (схема 3, а).
4. При встречном фрезеровании поверхности, имеющей ши-
рину равной диаметру фрезы, поток стружек направлен в основном
в квадрант II и частично в квадрант III (схема 4, а).
5. При попутном фрезеровании по схемам 1,6 и 4,6 направле-
ние движения потока стружек противоположно соответствующим
направлениям при встречном фрезеровании.
6. При попутном фрезеровании поверхности, имеющей ширину
менее диаметра фрезы и сдвинутой за центр фрезы, поток стружек
направлен в квадрант III
(схема 2,6).
7. При попутном фрезе-
ровании поверхности, име-
ющей ширину менее диаметра
фрезы и размещенной ниже
центра фрезы, поток стружек
направлен в квадрант IV
(схема 3,6).
4) V
Рис. 31. Схемы направления дви-
жения потока стружек при встреч-
ном (а) и попутном (б) фрезеро-
вании
Рис. 32. Схема стружкоот-
водчика для вертикально-
фрезерных станков (конструк-
ция Ф. Н. Загорского и
Е. П. Загорской, ЛИОТ)
51
Ф. Н. Загорским и Е. П. Загорской предложена конструкция
стружкоотводчика для вертикально-фрезерных станков, предназ-
наченных для обработки плоскостей (рис. 32). Стружкоотводчик
представляет собой металлический кожух 1 с отводящим стружку
рукавом 2. Кожух укреплен на шпиндельной головке станка
посредством хомута 3.
Кожух устанавливается так, чтобы поток стружек был направ-
лен в отводящий рукав 2. Криволинейная форма верхней поверх-
ности отводящего рукава исключает отражение стружки обратно
к фрезе и способствует ее направленному отводу. Поскольку кине-
тическая энергия потока стружек при скоростном фрезеровании
велика, то основная часть стружки улавливается и отводится
в стружкосборник. Аналогичная конструкция разработана и при-
менена фрезеровщиком Московского завода им. Орджоникидзе
М. Зеленцовым.
Эти устройства можно рассматривать как одну из попыток ис-
пользовать кинетическую энергию стружек для их отвода. Они
не нашли большого применения на производстве вследствие недо-
статочной эффективности, особенно по удалению пыли.
Больший интерес представляют результаты исследований на-
правления движения потока стружек. Хотя эти исследования и не
раскрывают взаимосвязи между режимами резания, геометрией
инструмента и направлением движения потока стружек в верти-
кальной плоскости и дают только приблизительное представление
о направлении движения потока стружек в горизонтальной пло-
скости в зависимости от характера фрезерования (встречное или
попутное), они все же могут служить некоторым ориентиром при
проектировании стружкоотводчиков для вертикально-фрезерных
станков.
Рядом отечественных и зарубежных организаций предприняты
попытки использования сжатого воздуха для удаления пыли и
стружки от режущих инструментов. Так, например, на рис. 33
показано эжекционное устройство для токарно-винторезных стан-
ков, разработанное в лаборатории технической безопасности
ВЦНИИОТ для экспериментальных исследований. Устройство
состоит из полого резца 1, сочлененного в процессе точения с па-
трубком 2, прикрепленным к левой стороне суппорта. Патрубок 2
посредством рукава 3 соединен с патрубком тележки 4. Эта те-
лежка, установленная под корытом станка, должна выполнять
функции сбора элементной стружки и очистки воздуха от пыли.
Очистка воздуха от пыли осуществлялась посредством матерчатого
фильтра 5, натянутого на жесткую раму, прикрепленную зажи-
мами к стенкам тележки 4. В правую часть патрубка 2 встроено
сопло 6 для подачи сжатого воздуха. В лабораторной установке
сопло 6 закреплялось в разных положениях в целях получения
наибольшего эжекционного эффекта во входном отверстии полого
резца. Подача сжатого воздуха была сблокирована с вращением
шпинделя.
52
a}
Рис. 33. Эжекционное устройство для токарно-винторезных станков (экспери-
ментальная установка):
а ~ общий вид установки; б — эжектор
При обработке в лабораторных условиях некоторых хрупких
материалов (графита, серого чугуна) была получена довольно
высокая эффективность удаления пыли и стружки от режущих
инструментов при давлении сжатого воздуха в сети около 4 ат
(392 кПа). Однако это устройство пока не нашло практического
применения на предприятиях в связи с неотработкой некоторых
его элементов и нестабильностью давления в сети сжатого воздуха.
В НИАТе в 1953 г. было разработано устройство для отвода
стружки из зоны резания при обработке дюралюминиевых листов
на специализированных копировально-сверлильно-фрезерных
станках модели КСФ-1М. Для отвода стружки был использован
сжатый воздух.
Устройство (рис. 34) состоит из стружкоприемника 1, отводя-
щей стружку трубы 2, трубки 3 для подачи сжатого воздуха и
стружкосборной камеры (на рисунке не показана), соединенной
резиновым шлангом с отводящей трубой 2. Стружкоприемник 1
представляет собой металлический фланец, закрепленный на
шпиндельной головке станка. Внизу фланец снабжен резиновыми
компенсаторами. Левый конец отводящей трубы 2, имеющий
эллиптическое сечение, врезан в стружкоприемник и заварен.
Трубка 3 введена внутрь трубы 2 и также закреплена. Режущий
инструмент находится внутри стружкоприемника.
Поток сжатого воздуха под давлением до 6 ат (588 кПа), вы-
ходящий из трубки 3 с большой скоростью, вовлекает в движение
воздух в стружкоприемнике, а вместе с ним и стружку. Последняя
53
Рис. 34. Устройство для отвода стружки и пыли при фрезеро-
вании дюралюминиевых листов
вместе с металлической пылью транспортируется по трубе 2 и
резиновому шлангу в стружкосборную камеру. Камера снабжена
матерчатым фильтром и люком для периодической выгрузки
собранной стружки.
По данным Горьковского завода фрезерных станков, это ус-
тройство испытано, им оборудовано 22 станка КСФ-1М, которые
отправлены различным заводам-потребителям. Учитывая малые
размеры станка и малый удельный вес обрабатываемого мате-
риала, можно считать, что отвод стружки сжатым воздухом в дан-
ных условиях эффективен. Некоторое неудобство может пред-
ставлять конструкция стружкоприемника, так как наблюдение
за местом обработки и режущим инструментом затруднено.
Рис. 35. Устройство для отвода чугунной стружки и пыли с помощью
сжатого воздуха (при расточке поршневых колец)
54
Рис. 36. Эжекционнос приспособле-
ние для отвода элементной стружки
и пыли при сверлении
Устройство (рис. 35) пред-
назначено для специального
станка по расточке поршне-
вых колец х. Расточный станок
состоит из корпуса 1, в кото-
рый встроен полый шпиндель 2
с резцовой головкой, патрона 3
для колец и полого прижима 4,
действующего от поршня, за-
ключенного в гидроцилиндре 5.
С задней стороны полого штока
поршня встроено приспособле-
ние для отсоса, состоящее из
всасывающей 6 и нагнетатель-
ной 7 труб. Сжатый воздух по-
дается в нагнетательную трубу 7
и в полость шпинделя 2.
При работе станка воздух засасывается через полый шток и
увлекает за собой стружку из патрона 3. Автор считает, что так
как полость патрона сравнительно велика, в нем могут остаться
наиболее крупные стружки. Чтобы полностью отсосать из полости
патрона стружку, в патрон нагнетается сжатый воздух, который
подается через шпиндель 2 и каналы резцовой головки. Количе-
ство воздуха, подаваемого в патрон, регулируется вентилем
так, чтобы стружка не выдувалась из полости обратно.
В статье не приводятся исходные данные для расчета пред-
лагаемой системы, за исключением общеизвестной зависимости
между скоростью воздуха в трубопроводе, сечением трубопровода
и объемом воздуха, проходящего через трубопровод в единицу
времени. Не указана также эффективность отвода стружки и
пыли.
Следует признать целесообразным применение в некоторых
случаях сжатого воздуха для отвода стружки и пыли из зоны
резания при обработке хрупких материалов. Однако рассмотрен-
ные устройства недостаточно совершенны, и с их помощью не
достигается полный отвод стружки и пыли.
На рис. 36 показано эжекционное приспособление для отвода
элементной стружки и пыли из зоны резания при сверлении, раз-
работанное во Франции (патент № 1141955). В приспособлении
тройник 2 крепится на станке таким образом, что его патрубок
направлен к обрабатываемой детали, а сверло проходит через
1 Бобров В. П. Отсасывание чугунной стружки сжатым воздухом. —
Станки и инструмент, 1955, № 5.
55
Рис. 37. Пылеуловитель
ТБИОТ-54М:
а — пылеприемник; б — общий
вид пылеуловителя
этот патрубок. В тройнике 2 размещено сопло 3 для подачи сжа-
того воздуха, а патрубок 1 соединен с емкостью 4 для сбора
стружки шлангом 5. При помощи упора 6 и вентиля 7 подача сжа-
того воздуха включается и выключается в соответствующий мо-
мент времени. Очевидно, это устройство способно удалять эле-
ментную стружку из зоны резания при сверлении. Однако, с на-
шей точки зрения, оно имеет и существенные недостатки, заклю-
чающиеся в следующем: при тройниковой форме приемника не
используется значительная часть сверла — не менее пяти диа-
метров сверла, а при сверлении по кондуктору может оказаться
недостаточной длина сверла для образования отверстия в обра-
батываемой детали; емкость для стружки (осадочная камера)
громоздка, и при отсутствии фильтров загрязненный пылью воздух
будет поступать в рабочее помещение; для устойчивой работы при-
способления необходимо принять меры по обеспечению стабиль-
ности давления сжатого воздуха, которое в заводской сети обычно
колеблется в значительных пределах.
Попытки применить сжатый воздух для отсасывания пыли и
мелких стружек из зоны резания при металлообработке очень
робки. Между тем в других областях техники известно весьма
эффективное его использование для аналогичных целей. Так,
например, Тбилисским научно-исследовательским институтом
охраны труда ВЦСПС сжатый воздух успешно использован для
отсасывания пыли из зоны ее образования при бурении шпуроз.
Пылеприемник и пылеуловитель ТБИОТ-54М показаны на рис. 37,
56
Пылеприемник (рис. 37, а) изготовлен из стальной трубы 1,
которая снабжена отростком 2 и втулкой 3. Запыленный воздух
засасывается в кольцевой зазор вокруг пылеприемника и по гиб-
Tzrvkjfw птттятдгт’ тп я П|''ппптып-\^тпа v гткт ттахт ттпитлт^ птп /пип .47
XYk/ivxj Viv/x X». \r“v‘ '-'Г
Индивидуальный пылеуловитель ТБИОТ-54М представляет собой
цилиндрический корпус, состоящий из верхней 18 и нижней 21
частей, соединяющихся замками 2. Для герметичности в месте
соединения предусмотрена резиновая прокладка.
Нижняя часть корпуса представляет собой бункер для круп-
ной пыли, поступающей из циклона 14. На съемной крышке
корпуса смонтировано эжекционное устройство, состоящее из
сопла 8 и диффузора 7. Водораспылительная трубка 12 закреплена
верхним концом в головке эжектора, а нижний ее конец опущен
в жидкость, залитую в бак. На конец диффузора 7 навинчено
колено 4. На высоте 100—150 мм от дна резервуара расположена
металлическая сетка 5 с ячейками 0,25—0,5 мм. В крышке преду-
смотрен патрубок 17, через который в резервуар заливается вода.
Отсасывающий агрегат ТБИОТ-54М работает следующим обра-
зом: сжатый воздух под давлением до_6_ат (588 кПа) по пневма-
тическому рукаву поступает через ниппель И в канал трубки 9
и, выходя из сопла 8, создает разрежение в системе узел эжек-
тора 10 — колено 13 — циклон 14 — отсасывающий шланг 16
и пылеприемник. Благодаря этому вся буровая пыль вместе с воз-
духом всасывается в циклон 14. Крупные пылевые частицы из
циклона поступают в бункер, а мелкая пыль, не отделившаяся
в циклоне от воздуха, вместе с последним поступает из патрубка 6
через колено 13 в диффузор 7. Здесь воздух орошается жидкостью,
засасываемой из бака по трубке 12. Для предохранения от засоре-
ния ее частицами ь лама предусмотрена сетка 3. Пылеводовоздуш-
ная смесь проходит головку эжектора с большой скоростью —
около 200 м/с, в результате чего происходит укрупнение мелких
частиц пыли.
Смесь из диффузора поступает в жидкость под углом к стен-
кам верхней части 18 корпуса, вследствие чего эта часть уста-
новки выполняет роль мокрого циклона, где пыль осаждается
в виде шлама. Очищенный воздух проходит через сетку и выходит
из агрегата через патрубок 17. Для более тонкой очистки воздуха
к воде добавляют специальные реагенты — подавители и вспе-
ниватели, благодаря чему воздух, проходя через металлическую
сетку 5, образует мелкопузырчатый и малоустойчивый слой пены.
Мелкая пыль оседает в жидкости. В конце смены жидкость, насы-
щенную пылью, удаляют через сливной патрубок 20. Уровень
жидкости в верхней части 18 корпуса проверяется открыванием
пробки 19. Для удобства удаления крупной пыли в нижнюю
часть корпуса помещают кассету 1.
Индивидуальное отсасывающее устройство ТБИОТ-54М имеет
следующую техническую характеристику: расход сжатого воз-
духа 0,5—0,7 м8/мин при давлении до 6 ат (588 кПа); количество
57
Рис. 38. Схема пневматического устройства для от-
вода стружки и пыли при точении чугуна, применя-
емого на заводе «Вулкан»
засасываемого воздуха 90^м3/ч; разрежение у входа в установку
500—600 мм вод. ст.; диаметр 350 мм, высота 700 мм; масса при-
мерно 15 кг, емкость бункера 25—60 кг, диаметр шланга 32/42 мм;
реагенты —обычные флотационные.
В данной конструкции представляет наибольший интерес
удаление отходов непосредственно от режущего инструмента.
Пневматическое устройство для удаления стружки и пыли при
точении чугунных барабанов было разработано и применено на
ленинградском заводе «Вулкан». Принципиальная схема этого
устройства приведена на рис. 38. На одном станке (продольное
точение и торцовка обода барабана) применили полый однопози-
ционный резцедержатель 1. Обычный резец закрепляется в по-
лости резцедержателя таким образом, что над резцом образуется
канал. Выходное отверстие этого канала соединено гибким метал-
лическим рукавом 2 с ответвлением воздухопровода 3 вентиля-
ционной установки, работающей на всасывание. Вентиляционная
установка состоит из вентилятора 5 (ВВД № 8), электродви-
гателя 4 (N — 7,4 кВт), циклона-очистителя 6, бункера 7 с за-
твором 8. Установка обслуживает одновременно четыре токарных
станка.
По данным авторов проекта, производительность установки
500 кг стружки в час; производительность вентилятора 2000 м3/ч;
развиваемое вентилятором разрежение 600 кг/м2. Транспортная
скорость воздуха v,c = 35 м/с.
58
Рис. 39. Полый однопо-
зиционный резцедержа-
тель (завод «Вулкан»):
1 — корпус резцедержате-
ля; 2 — боковая дверца;
3 — крепежные винты; 4 —
полость резцедержателя;
5 — гибкий рукав; 6 —
переходной фланец; 7 —
резец
На трех станках стружка от резца поступает в приемники А
(установлены под станиной), а на четвертом станке —в канал
резцедержателя /ив смеси с воздухом транспортируется по
трубам в циклон-очиститель 6. Стружка и крупная пыль из цик-
лона поступают в бункер 7, а воздух, загрязненный мелкой пылью,
выбрасывается через вентилятор в атмосферу. Из бункера 7
стружка периодически выгружается в кузов автомашины 9.
Применение на одном станке полого однопозиционного резце-
держателя в качестве приемника стружки и пыли (рис. 39) разре-
шает задачу удаления стружки от режущего инструмента и обес-
пыливания в рабочей зоне. На других же трех станках задача
обеспыливания не решается в должной мере.
В целом опыт завода «Вулкан» следует считать положительным.
Для операций, Наполняемых без поворотов резцедержателя,
предложенный приемник стружки и пыли -—однопозиционный
йолый резцедержатель — заслуживает внимания,
Значительные работы по аспирации металлообрабатывающих
станков часового производства проведены в Научно-исследова-
тельском институте санитарной техники Госстроя СССР (В. А. Голь-
цов и др.). Этим институтом в содружестве с СКВ часового и кам-
невого станкостроения разработан комплекс отсасывающих ус-
тройств применительно к специфическим особенностям точных
миниатюрных изделий и станков-автоматов для их обработки.
Так, например, на автоматическом станке А-284 обрабатывается
в смену около 6000 деталей. Средняя масса одной детали 5, 6 г,
количество отходов в виде стружки и пыли в смену от всех де-
талей 10 кг, т. е. около 30 % массы заготовок. Хотя общее ко-
личество стружки и пыли относительно невелико, удалять их
ОТ режущих инструментов необходимо с особой тщательностью,
59
так как попадание даже мелких металлических пылинок под
обрабатываемую деталь обычно приводит к браку изделия.
Принципиальная схема пневматического устройства для уда-
ления стружки и пыли от режущих инструментов многопози-
ционного станка А-284 показана на рис. 40. Устройство состоит
из двенадцати приемников П1—Я12, расположенных над пози-
ционным столом и обрабатываемыми деталями,отводящих трубок/,
объединенных в коническом коллекторе 2, трубопровода 3, цик-
лона-отделителя 4, съемного сборника 5, трубопровода 6, венти-
лятора высокого давления 7, глушителя шума 8 и фильтра 9.
Вследствие малого диаметра отводящих трубок 1 (d = 10 -=-15 мм)
и небольшого количества отсасываемой стружки и пыли (до 10 кг
в смену) рассматриваемое пневматическое устройство характе-
ризуется большим сопротивлением при сравнительно малом рас-
ходе воздуха. В связи с этим были разработаны два малогабарит-
ных высоконапорных вентилятора: одноколесный вентилятор по
типу Ц8-1 конструкции ЦАГИ с диаметром колеса 210 мм (пол-
ное давление, развиваемое этим вентилятором при числе оборо-
тов 8100 в минуту и производительности 200 м3/ч, составляет
6003 Па) предвоенный^ вентиляционный агрегат. Этот агрегат
представляет собой два центробежных вентилятора, выпол-
ненных также по одной из схем ЦАГИ и соединенных между
собой так, что рабочие колеса обоих вентиляторов насажены
на одном валу и вращаются : одинаковой скоростью. Воздух вхо-
дит через патрубок первого вентилятора, затем перетекает
через соединительное колено из выходного патрубка первого
вентилятора к входному отверстию второго вентилятора, где ему
вновь сообщается давление. Вентилятор выполнен из алюми-
ниевого сплава АЛ8, работает на плоскоременной передаче и
весит 12 кг. Аэродинамическая характеристика сдвоенного вен-
тилятора показана на рис. 41.
Оба вентилятора нуждаются в применении средств шумо-
глушения. Удовлетворительные результаты были получены при
применении диффузорного глушителя, представляющего собой
диффузор в форме усеченной пирамиды, оклеенной внутри слоем
пенополиуретана.
Большие трудности были преодолены авторами в процессе
создания эффективных пневматических стружкоприемников ма-
лого размера. На рис. 42 показан прямоточный приемник, позво-
ляющий полностью укрыть обрабатываемую деталь. Разлета-
ющиеся в процессе обработки стружки задерживаются стенками
укрытия и уносятся потоком воздуха. Однако такая конструкция
требовала значительного количества воздуха. В связи с этим был
разработан и исследован вихревой приемник (рис. 43). Отличи-
тельной особенностью этого приемника является использование
вращающегося вихря, создаваемого отсосом воздуха вокруг
места образования стружки и пыли. Вихревой приемник более
эффективен по сравнению с прямоточным. По данным авторов,
60
Рис. 40. Схема пневматического
удаления стружки от режущих
инструментов многопозиционного
станка А-284
Рис. 41. Аэродинамическая харак-
теристика сдвоенного вентилятора
(величины по оси ординат даны
в гПа)
при одном и том же сопротивлении для отсоса стружки от режу-
щих инструментов с вихревым приемником расход воздуха
в 1,5 раза меньше, чем с прямоточным приемником.
Попытка решить проблему удаления стружки и пыли из зоны
резания при фрезеровании лонжеронов на специализированном
горизонтально-фрезерном станке была сделана фирмой «Дэллоу
Лэмберт и К» 127]. Устройство для пневматического удаления
Рис. 42. Прямоточный пневматиче-
ский пылестружкоприемник кон-
струкции НИИ санитарной техники:
1 — верхнее отверстие приемника; 2 ~
пылестружкоприемник; 3 — режущий
инструмент; 4 — обрабатываемая деталь;
5 — базовые штифты; 6 — фиксирующие
штифты
Рис. 43. Аэродинамическая схема
вихревого пылестружкоприемника
конструкции НИИ санитарной тех-
ники:
1 — криволинейные лопасти; 2 —
корпус; 3 — отводящий патрубок
61
Рис. 44. Устройство для пневматического удаления струж«
ки фирмы «Деллоу Лэмберт и К»:
а — расположение приемника стружкн по отношению к фре»
зе; о — пылестружкопрнемиая камера
стружки (рис. 44) состоит из приемника 1, вытяжной трубы 2,
отделительной камеры 3, вентилятора высокого давления 4 и
фильтра 5. Отделительная камера 3 установлена на подвижной
части станка. Стружка и частично охлаждающая жидкость через
приемник и вытяжную трубу всасываются в отделительную ка-
меру 3. Здесь стружка оседает под действием собственной массы,
а пылевые частицы задерживаются фильтром, расположенным
между камерой и вентилятором,
62
Фильтр, как сообщает фирма, задерживает частицы размером
1 мк, что позволяет выпускать воздух из вентилятора в цех.
За степенью заполнения камеры стружкой следят через спе-
циальные смотровые окна (рис. 44, б). Разгрузка камеры произ-
водится через люк в боковой стенке, который во время работы
камеры герметически закрыт.
Захваченная воздушным потоком охлаждающая жидкость
проходит через,фильтр и очищенной поступает обратно в бак ма-
шины. В статье 1271 утверждается, что при больших скоростях
резания и направленном потоке стружек в стружкоприемник
удается отвести от фрезы около 98 % стружки.
В статье не приводится каких-либо расчетных или исходных
для расчета материалов. Нет и элементарных характеристик
пневмоустановки, например скорости воздушного потока в отво-
дящей трубе,_не указаны количество воздуха, необходимого для
транспортировки стружки, характеристики вентилятора, фильтра,
камеры и т. д.
По названию статьи можно предположить, что главная за-
дача, которую преследовала фирма, создавая устройство_для
удаления стружки, — это сокращение времени на уборку машины.
Очевидно, поэтому в статье нет данных об оздоровительном
эффекте, о степени обеспыливания ь рабочей зоне.
По нашему мнению, рассматриваемое устройство способно
удалять от фрезы значительное количество стружки и пыли при
применении его в условиях работы на специализированном го-
ризонтально-фрезерном станке.
Серьезным недостатком предложенного фирмой пневматиче-
ского устройства является его чрезмерная громоздкость. Это не
позволяет рекомендовать его для использования в качестве инди-
видуального устройства к станкам для удаления стружки и пыли
из зоны резания.
В статье «Удаление пыли от маленьких машин», опублико-
ванной в журнале «Industrial Safety» 128], предлагается решить
задачу обеспыливания небольших станков путем применения
стандартного домашнего пылесоса, шланг которого подводится
к месту пылеобразования.
Уход за пылесосом состоит в периодической смене угольных
щеток электродвигателя и очистке мешка с пылью. В статье не
приведены основные характеристики рекомендуемых пылесосов
и данные о степени обеспыливания воздушной среды этим методом.
Зная, что направление потока стружек и пыли в процессе
резания меняется и что поток обладает большой кинетической
энергией, трудно предположить высокую степень обеспыливания
воздушной среды и возможность одновременного удаления стружки
этим способом. Очевидно, этот способ целесообразно применять
только при очень простых операциях резания с весьма малым
съемом обрабатываемого материала и в основном для улавлива-
ния пыли. При современных режимах резания хрупких материа-
63
Рис. 45. Автоматическая линия фирмы «Бурр», оснащенная раз-
ветвленной вытяжной системой
лов на станках среднего размера, когда от обрабатываемых де-
талей отделяется до 100 кг стружки и пыли в час, такое устрой-
ство явно неприемлемо.^ ~~
'“При обработке хрупких материалов на агрегатных станках
и автоматических линиях в ряде случаев приходится применять
обдув обрабатываемой детали и элементов станка струей сжатого
воздуха (очистка от стружек и пыли базовых поверхностей, уда-
ление стружек и пыли из несквозных отверстий перед нарезанием
резьбы и т. д.). В связи с этим в зарубежной практике создания
механизированных и автоматических линий появилась тенденция
сочетать применение обдува деталей струей сжатого воздуха
с устройством, отводящим (отсасывающим) пыль и элементную
стружку. Отсасывающие устройства начинают применяться и
на пыльных операциях, не связанных с обдувом деталей сжатым
воздухом.
На рис. 45 показана автоматическая линия фирмы «Бурр»,
оснащенная разветвленной вытяжной системой, которая пред-
назначена для удаления из зоны резания только пылевых ча-
стиц и газов. Над всеми зонами резания установлены пылеприем-
ники, выполненные в виде небольших зонтов. Пылеприемники
посредством труб (d = 150 л-200 мм) соединены с магистральным
воздухопроводом большого диаметра — более 1 м.
Очевидно, что создание приемников более рациональной кон-
струкции, учитывающей направление движения потоков стружек
и пылевых частиц, могло бы обеспечить более полное удаление из
зоны резания пыли и элементных стружек, образующихся при
64
Рис. 46. Элементы пневматического устройства для
удаления стружки от станков автоматической линии:
1 — стружкоприемники; 2 — магистральный всасываю-
щий трубопровод; 3 — патрубок
обработке хрупких материалов. },Это отно-
сится и к пневматическому устройству для
удаления стружки от автоматических линий,
приведенному в журнале «Conadien machi-
nery and manufacturing news». Устройство
(рис. 46) состоит из стружкоприемников 7,
расположенных в траншее между рядами
станков, входящих в состав автоматической
линии, и магистрального всасывающего
трубопровода 2.
Для присоединения к магистральной вса-
сывающей трубе отводов от станков, не
входящих в состав автоматических линий,
предусмотрены патрубки 3. В качестве по-
будителя тяги применен вентилятор высо-
кого давления.
Подача стружки из зоны резания в стружкоприемники 1
осуществляется двумя способами: механическими транспортерами
и направлением стружки в стружкоприемники по склизам через
проемы в станках станков.
Приведены некоторые параметры этого пневматического ус-
тройства. Диаметр магистрального всасывающего трубопровода
около 0,5 м; диаметр труб-отводов к станкам около 75 мм; ско-
рость воздуха в трубопроводах не менее 30 м/с. Потребляемая
мощность при транспортировке стружки на значительное расстоя-
ние (150—200 м) 140 л. с.
В журнале «American Machinist» [26] дано описание пневма-
тической установки для удаления стружки при фрезеровании
медных полос после прокатки. Эти полосы длиной до 22 м про-
пускаются со всех сторон за один цикл. Построив фрезерную
установку с таким экономически весьма эффективным комбини-
рованным циклом обработки полос, авторы проекта встретились
с неприятным явлением: при фрезеровании полосы сверху стружка
накапливается на обработанной поверхности и, попадая под па-
дающие валки, вдавливается в нее и портит изделие. Анализируя
ряд способов удаления стружки с полосы (сметание, сдувание,
смывание струей жидкости и др.), авторы остановились на отса-
сывании стружки непосредственно от фрез. Схема удаления (отса-
сывания) стружки показана на рис. 47. Она состоит из нижних
приемников 2 и 3 и верхнего 4, системы трубопроводов 1, циклона 5,
ловушки 6, вентилятора 7 и разгрузочного устройства 8. Отсасы-
вающее устройство закреплено на эстакаде 9, а стружка отводится
в тележку 10.
3 Власов А. Ф.
65
a)
Схема стружкоприемника для
Рис. 47. Пневматиче-
ская установка для
удаления стружки при
фрезеровании * медных
полос после прокатки:
а — схема пневматической
установки; б—схема струж^
коприемника для верхней
фрезы
верхней фрезы показана на
рис. 47, б. Этот приемник охватывает значительную часть фрезы,
а поток стружек находится в зоне отсоса. В приемнике предусмо-
трена перегородка (лопатка) для выравнивания воздушного по-
тока. Приемник соединен с трубопроводом гибким металлическим
рукавом, что позволяет легко отводить приемник от фрезы в слу-
чае необходимости.
Разгрузочное устройство 8 (рис. 47, а) выполнено в виде
двух скользящих створок, работающих автоматически с приво-
дом от пневмоцилиндров таким образом, что когда верхняя створка
закрыта, нижняя открыта и стружка высыпается в приемную
тележку 10. Створки перемещаются через каждые 3,3 мин.
В статье приводится подробный расчет пневмосистемы, в основу
которого положены два исходных параметра: количество воздуха,
необходимое для перемещения заданного количества стружки,
и скорость воздушного потока, удерживающего стружку во
взвешенном состоянии и транспортирующего ее в циклон.
Рассмотрев состав отходов (пыли, окалины, стружки), обра-
зующихся при фрезеровании медных полос, авторы при расчете
пневматической системы сосредоточили свое внимание на наиболее
характерной и трудно отсасываемой части отходов — стружке,
имеющей специфическую форму в рассматриваемых условиях
резания (рис. 48). Как видно из рисунка, большая часть стружки
имеет форму слегка искривленных полосок длиной около 1 дюйма
и шириной около 3/16 дюйма. Такая стружка обладает относительно
хорошей «парусностью».
66
Рис. 48. Форма и размер стружек, образующихся
при фрезеровании медных полос
При расчете пневматической системы авторы приняли: 1) для
удаления одного фунта (0,4 кг) стружки —50 кубических футов
(1,4 м3) воздуха; 2) скорость воздушного потока в горизонталь-
ных трубопроводах 25 м/с; 3) скорость воздушного потока в вер-
тикальных трубопроводах 30 м/с.
В статье приведен подробный расчет пневматической системы.
Авторы уделили серьезное внимание приемной части и разгру-
зочному устройству этой системы, которые являются, с нашей
точки зрения, основными ее элементами.
На рис. 49 показан пневматический приемник для отсасыва-
ния стружки при обработке алюминиевых заготовок (слябов)
торцовой фрезой, разработанный в США (патент США, класс
90-11, № 2944465). Приемник смонтирован на шпиндельной
головке и охватывает фрезу, не препятствуя процессу резания.
Он состоит из кожуха 4, гибких скребков 1, прикрепленных
к кольцу 2, патрубка 8, обечайки 7 и крепежных деталей.
На рис. 49, б показано положение закрепленных скребков. При
этом авторы рекомендуют угол С = 30°, а угол В = 42°. Такое
расположение скребков способствует образованию воздушных
вихрей и облегчает унос стружки из приемника. При каких-либо
неровностях на обрабатываемой поверхности скребки отгибаются.
Стружка отсасывается через кольцевое пространство, образован-
ное кожухом 4 и корпусом фрезы. Патрубок 8 соединен гибким
Рис. 49. Пневматический приемник для удаления стружки при
фрезеровании алюминиевых заготовок:
<2! — стружкоприемник. смонтированный на вертикально-фрезерном
станке; б — расположение гибких пластин с торца приемника
3* 67
2 з I, 5 Рис. 50. Схема групповой пневматической
III / л системы удаления стружки и пыли от метал-
/ г) / |-А_ I лообрабатывающих станков (ВЦНИИОТ)
(s| Н | I шлангом с отсасывающей установ-
III X1 Ап кой. Чтобы стружка не застревала
III \ непосРеДственно у резцов фрезы,
6 ' предусмотрены вырезы 3. Охла-
х х х ждающая жидкость подается в зону
резания (если это требуется) через трубки 6 и каналы 5 в кор-
пусе фрезы.
К недостаткам данного устройства, ограничивающим область
его применения, следует отнести громоздкость, невозможность
наблюдать за местом обработки и режущим инструментом в про-
цессе резания и, очевидно, неполное улавливание стружек в мо-
мент врезания инструмента и при сходе его с обработанной
поверхности. Применение приемника целесообразно при выпол-
нении простых операций фрезерования легких сплавов, если при
этом отсасывается достаточно большое количество воздуха.
Конструкторами 1ГПЗ по схеме, разработанной во ВЦНИИОТ
(рис. 50), была создана и внедрена в цехах мелких серий этого
завода пневматическая установка для удаления стружки и пыли
от группы станков при обработке латунных труб для сепараторов.
В данном случае элементная стружка посредством резцов-
стружкоотводчиков выдавалась в приемники 1, встроенные в ко-
рыто станков. Из приемников 1 стружка транспортировалась по
трубопроводам 2 в коллектор 3, а затем по трубопроводу 4 в цик-
лон 5 посредством воздушного потока, создаваемого вентилято-
ром 7, работающим на всасывание. Из циклона стружка и крупная
пыль посредством грузового клапана-разгрузителя 6 выдавались
в приемную тележку. Такие установки обеспечивали удаление
из зоны резания и сбор более 70 % стружки.
В дальнейшем на основе длительных наблюдений за работой
этих установок и новых экспериментальных исследований на
1ГПЗ была осуществлена пневматическая установка более высо-
кой эффективности для удаления пыли и стружки непосредственно
от режущих инструментов (см. рис. 124).
В последние годы появились новые направления в изыскании
средств коллективной защиты органов зрения от травм стружкой
при обработке различных материалов резанием и транспорти-
ровке стружки от станков. В основе этого направления лежит
использование смазывающе-охлаждающей жидкости (СОЖ)- Так,
например, Всесоюзным научно-исследовательским инструменталь-
ным институтом разработаны сверла и патроны для эжекторного
сверления глубоких отверстий в стальных и чугунных деталях
с удалением стружки от режущих инструментов и выдачей ее
в стружкосборник (рис. 51). Это устройство успешно демонстри-
ровалось на выставке «Охрана труда — 78» на ВДНХ СССР.
Отличительной его особенностью является разделение режущих
68
Рис. 51. Устройство для сверления глубоких отвер-
стий с удалением стружки с помощью СОЖ конструк-
ции ВНИИинструмента
Стружка,
и СОЖ
кромок, имеющих стружколомающие уступы, что обеспечивает
получение в процессе сверления элементной стружки, удобной
для удаления из зоны резания с помощью СОЖ-
В рассматриваемой конструкции корпус головки патрона вы-
полнен методом стального прецизионного литья по выплавляемым
моделям. Головка сверла 1 устанавливается на несущей трубе 2,
внутри которой расположена тонкостенная трубка 3. Несущая
труба закрепляется в цанге специального патрона 4. СОЖ под
давлением до 20 кгс/см2 (1960 кПа) подается в патрон, где разде-
ляется на два потока. Один поток направляется через кольцевой
зазор между трубками 2 и 3 в зону резания, а другой поток, по-
ступая через коническое сопло втулки 5 в корпус патрона, соз-
дает разрежение (эффект эжекции) в зоне обработки, что обеспе-
чивает удаление элементной стружки из зоны резания по трубке 3
в корпус головки патрона и далее в стружкосборник с отстойни-
ком СОЖ- Такой метод позволяет полностью изолировать зону
образования и транспортирования стружки, обеспечивая безо-
пасность труда и организованный (без потерь) сбор стружки.
По данным авторов этого устройства, применение сверл и
патронов с эжекционным отводом стружки из зоны резания поз-
волило в 3 раза повысить производительность труда по сравне-
нию с обработкой указанных выше материалов спиральными свер-
лами.
Известен также опыт Житомирского завода станков-автоматов,
на котором при сверлении деталей из сталей 38Х2МЮА и 45
применяют полые сверла одностороннего резания с отводом
стружки через внутренний канал сверла. Эти сверла имеют на
69
режущей части стружкоотделительные уступы, которые улуч-
шают качество обработанной поверхности и обеспечивают транс-
портабельную форму стружки.
По данным М. И. Лещенко («Станки и инструмент», 1981,
№ 2, с. 35), при обработке глубоких отверстий такими сверлами
кроме удаления стружки из зоны резания исключается ряд не-
обходимых ранее операций, например зенкерование, растачивание
и др., что в целом дает значительный экономический эффект.
На выставке станков ФРГ в Москве в 1980 г. были показаны
металлообрабатывающие станки с программным управлением
различного типа (одно- и и двухшпиндельные токарные автоматы,
зубофрезерные, зубодолбежные станки и некоторые другие),
отличительными особенностями которых являются: полное укры-
тие зоны обработки в процессе резания, включая приспособления
для закрепления обрабатываемого изделия, режущего инстру-
мента, а также устройств для подачи СОЖ; удаление стружки
из зоны укрытия посредством встроенного в станок транспортера.
Укрытие зоны обработки выполнено в виде камеры, органиче-
ски связанной с конструкцией станка. Фронтальная сторона ка-
меры защищена раздвигающимися створками, которые снабжены
смотровыми окнами и в процессе резания закрыты. Обильные
струи СОЖ, подаваемые на режущие инструменты, сбивают
стружку вниз, на встроенный в станок транспортер, который вы-
дает ее в специальную тележку, установленную около станка.
Смазывающе-охлаждающая жидкость стекает в специальный от-
стойник, расположенный в нижней части станка, и посредством
насоса возвращается обратно к режущим инструментам.
Во время резания внутри камеры, снабженной искусственным
освещением, «бушуют» брызги СОЖ и элементная стружка, на
рабочем же месте оператора чисто и безопасно. Оператор через
смотровые окна значительных размеров спокойно наблюдает за
процессом резания.
В станках ФРГ применяются разного типа транспортеры для
удаления стружки. Так, в зубодолбежном станке фирмы LORENZ
применен транспортер в виде магнитной ленты, а в станках типа
SHOBBER и в станках фирмы ЭМАГ-УМА используются транс-
портеры скребкового и пластинчатого типа. Наиболее эффек-
тивна работа этих устройств при образовании в процессе резания
элементной стружки.
На рис. 52 и 53 приведены примеры таких устройств, демон-
стрировавшихся на выставке станков ФРГ. Так, на рис. 52 по-
казан двухшпиндельный токарный автомат фирмы ЭМАГ-УМА
модели МС-12. Все механизмы станка размещены в камере /,
снабженной раздвижными створками 2, которые автоматически
или вручную закрываются после выполнения оператором вспо-
могательных операций. Настройка и управление станком произ-
водятся с пульта управления 3, удобно расположенного в ра-
бочей зоне оператора. Наблюдение за процессом резания произ-
70
Рис. 52. Двухшпиндельный токарный автомат
с полным укрытием зоны обработки и устройством
для удаления стружки с помощью СОЖ (ФРГ)
Рис. 53. Зубофрезерный станок с полным укрытием зоны обра-
ботки и устройством для удаления стружки с помощью СОЖ (ФРГ)
71
водится через смотровые окйа 4 в створках 2. Стайки, как пра-
вило, снабжены пластинчатым транспортером стружки, пода-
ющим ее в тележку.
В связи с тем, что обработка производится с обильным поливом
режущих инструментов СОЖ, стружка подается в тележку увлаж-
ненной. Поэтому во многих случаях тележки выполняются с двой-
ным дном (верхнее —сетчатое) для стекания СОЖ в нижнюю
часть тележки.
На рис. 53 показан внешний вид зубофрезерного (зубодол-
бежного) станка типа SHOBBER модели 320, работающего по
методу обкатки. Отличительными особенностями станка являются
полное укрытие зоны обработки в процессе резания; наличие
периодически^ сдвигающегося влево защитного экрана 1 со смо-
тровым окном 2, наличие встроенного в станок транспор-
тера 3 стружки, обеспечивающего выдачу ее в приемную
тележку 4.
Следует отметить, что насос этого станка осуществляет подачу
в зону резания СОЖ в количестве 120 л/мин, что позволяет сби-
вать стружку вниз на транспортер 3. Этому способствуют и на-
клонные плоскости внутри камеры. Очищенная от стружки СОЖ
из приемного бака направляется насосом обратно в зону резания.
Этот станок имеет трехцветное лакокрасочное покрытие наружных
поверхностей, соответствующее значению сигнальных цветов:
зеленый —корпус станка и тележка, желтый —защитный экран,
синий —шкаф с системой ЧПУ.
Во всех станках ФРГ смотровые окна выполнены из органи-
ческого стекла. Выяснить, как долго они сохраняют прозрачность
в связи с активным на них действием СОЖ и стружек, не удалось.
Надо полагать, что при таком, в принципе хорошем, решении
смотровые окна следует выполнять из прозрачного материала
повышенной прочности на истирание. По нашему мнению, описан-
ное выше направление решения задач безопасности является
весьма эффективным только при наличии стружкодробящих
устройств и обработке металлов с применением СОЖ- При обра-
ботке же хрупких пылящих металлов и неметаллических ма-
териалов без СОЖ смотровые окна будут быстро покрываться
изнутри пылью обрабатываемого материала и терять прозрач-
ность, а элементная стружка будет рассеиваться внутри камеры
и только частично попадать на транспортер. Вероятно, целесооб-
разно для направления элементной стружки на встроенный в ста-
нок транспортер применение метода смазки и охлаждения режу-
щих инструментов распыленными СОЖ- Применение распылен-
ных СОЖ под давлением до 2 кгс/см2 (196 кПа), по нашему мнению,
позволит более активно (по сравнению с поливом СОЖ) изменять
направление движения потока элементных стружек на необхо-
димое (рис. 54). По санитарно-гигиеническим требованиям этот
процесс может осуществляться только в полностью закрытой
камере аналогично рис. 52 и 53.
72
Рис. 54. Схемы изменения направления движения потока стружек
с помощью распыленных СОЖ:
а — при точении; б — при зубофрезеровании; в — при зубодолблении
В последнее время в научно-технической литературе появи-
лись сообщения о целесообразности применения в ряде случаев
гидротранспортирования стружки от станков и автоматических
линий до участка ее переработки. Имеется в виду транспортиро-
вание стружки по наклонным желобам с помощью потока жидко-
сти. По мнению некоторых авторов [12 ], целесообразно с помощью
СОЖ перемещать стружку в отстойник по наклонным желобам,
расположенным в бетонированном тоннеле. Осевшая стружка по
мере накопления удаляется из отстойника конвейером на про-
сушку и переработку, а СОЖ после очистки подается насосом
к станкам для охлаждения режущих инструментов.
Гидротранспортирование стружки, в частности, применяется
на некоторых участках Волжского автозавода [12]. В данном
случае каждый участок имеет свою насосную станцию, отстойник,
системы опорожнения отстойников и отделения СОЖ от стружки.
Желоба прямоугольного сечения выполнены из листовой стали
73
толщиной 2—3 мм. На каждом участке установлены фильтры для
очистки СОЖ- В корпусе желобов предусмотрены специальные
сопла для активного движения жидкости.
Гидротранспортирование стружки—это одно из направле-
ний решения проблемы ее удаления. Однако авторы, описыва-
ющие систему гидротранспортирования стружки и дающие ее
технический расчет [12], к сожалению, не приводят социально-
экономической эффективности этой системы. Нет и сравнитель-
ной оценки с механическим и пневматическим транспортирова-
нием стружки. Пока, вероятно, не определилась четко и наиболее
целесообразая область применения гидротранспорта стружки.
Не решена задача механизированного удаления стружки из зоны
резания и выдачи ее на желоба гидротранспорта.
Днепропетровским индустриальным институтом предложена
комплексная трубопроводная гидротранспортная система исполь-
зования СОЖ для участков абразивной обработки металлов.
Эта автоматизированная система включает подсистемы транспор-
тирования эмульсии со шламом от шлифовальных станков, авто-
матизированной гидроциклонной очистки СОЖ и централизован-
ной подачи СОЖ к станкам. По данным А. М. Тихонцева,
А. В. Чернышева и Г. Н. Шахова («Машиностроитель», 1981,
№ 2, с. 18), эта система обеспечивает улучшение условий труда
станочников, снижает расход режущего инструмента и повы-
шает срок службы СОЖ при общей экономической эффектив-
ности 40—50 тыс. руб. в год.
По нашему мнению, в области использования СОЖ для уда-
ления стружки из зоны резания и транспортирования ее от стан-
ков к месту переработки получены первые, практически полезные
решения. Очевидно, исследования в этой области следует про-
должить. Целесообразно обобщить в одну систему опыт Всесоюз-
ного научно-исследовательского инструментального института,
Днепропетровского индустриального института, станкостроите-
лей ФРГ с принципами гидротранспортирования. При обработке
же хрупких металлов и неметаллических материалов без СОЖ
наиболее эффективной является пневматическая система удаления
пыли и стружки непосредственно от режущих инструментов, раз-
работанная во ВЦНИИОТ ВЦСПС. Исследованиям и практиче-
ским решениям в этой области посвящена в основном настоящая
книга.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
Рассмотренные устройства для улавливания и отвода элемент-
ной стружки и пыли от режущих инструментов могут быть разде-
лены на пять групп.
1. Приемники-стружкоотводчики специальной конструкции,
расположенные вблизи режущего инструмента (трубчатые, криво-
линейной формы, улиткообразные и др.), улавливающие стружку
и отводящие ее на некоторое расстояние от режущего инструмента.
74
В основе таких устройств лежит использование кинетической
энергии потока стружек, весьма значительной при современных
режимах резания хрупких металлов.
Улавливая весьма большое количество стружки и отводя их
в корыто станка, такие устройства не решают задачу обеспылива-
ния. Являясь дополнительными приспособлениями к станку,
требующими иногда значительного времени на установку и регу-
лирование, они могут применяться только на простых операциях
при обработке малопылящих хрупких материалов.
2. Обычные местные вентиляционные устройства с приемни-
ками в виде зонтов, расположенных над зоной резания. В основе
таких устройств обычно лежит использование восходящих из
зоны резания нагретых потоков загрязненного пылью воздуха,
улавливание и отвод его механической вентиляцией. Эти устрой-
ства улавливают и удаляют из зоны резания только часть мелкой
пыли, попавшей в зону действия отсоса, и совершенно не разре-
шают задачу удаления из зоны резания стружки.
3. Местные вентиляционные устройства с приемниками в виде
кожухов, охватывающих режущий инструмент и приспособление
для его закрепления. В основе этих устройств лежит известный
принцип отсасывания пылевых частиц, находящихся в замкнутом
пространстве. Такие устройства, почти полностью удаляя пыль,
не отводят из зоны резания стружку, особенно металлическую.
4. Станки со специальной компоновкой основных узлов, рас-
считанной на активное использование кинетической энергии и
массы стружек для их отвода. Обычно это станки с наклонным
или вертикально расположенными суппортами, имеющие спе-
циальные наклонные каналы (проемы) в станине и ограждения
зоны резания.
При помощи таких устройств обеспечивается организованный
отвод от режущих инструментов весьма большого количества
стружки хрупких материалов. Однако задачи обеспыливания
рабочей зоны и защиты трущихся поверхностей от абразивного
действия пылевых частиц разрешаются не в полной мере, так как
предусматриваемые ограждения в большинстве случаев не обеспе-
чивают полного укрытия зоны резания. Кроме этого, постоянное
пользование ограждением зоны резания осложняется в связи
с быстрым загрязнением смотрового окна пылью обрабатываемого
материала.
Станки со специальной компоновкой узлов следует считать
перспективным направлением организованного удаления стружки,
особенно при условии полного укрытия зоны обработки и исполь-
зования СОЖ (под давлением) для направления элементной стру-
жки на встроенный в станок транспортер.
5. Комбинированные устройства, комплексно решающие проб-
лему улавливания и отвода элементной стружки и пыли из зоны
резания на значительное расстояние от режущего инструмента
(за пределы станка, а иногда и цеха). В основе этих устройств
75
лежит использование кинетической энергии потока стружек и
пылевых частиц для улавливания их специальными приемниками
и непрерывного удаления из приемников по трубопроводам с по-
мощью сжатого воздуха или воздушного потока, создаваемого
вентиляционными устройствами, работающими на всасывание.
Устройства пятой группы являются наиболее эффективными
и перспективными. Они могут применяться как при проектиро-
вании новых моделей станков и станочных линий, так и при модер-
низации действующего парка станков, предназначенных для
обработки хрупких материалов. Однако широкое внедрение та-
ких устройств тормозилось, так как не были изучены некоторые
закономерности и особенности, относящиеся к обработке хрупких
материалов резанием и к пневматическим приемникам, взаимо-
связанным с режущим инструментом.
Ниже рассмотрены: а) закономерности формообразования и
направления потока стружки и пылевых частиц при различных
условиях резания хрупких материалов; б) взаимодействие по-
токов (стружки, пыли и воздуха) в зоне всасывания и в пневма-
тических приемниках; в) физико-механические и аэродинамиче-
ские особенности элементных стружек (форма, размер, масса,
скорость витания и др.). Эти исследования необходимы для уста-
новления общих принципов проектирования пылестружкоприем-
ников, на основе которых могут создаваться частные конструкции,
а также для расчета всей пневмотранспортной системы.
ГЛАВА 3
ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ
И НАПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЯ ПОТОКА СТРУЖКИ
И ПЫЛЕВЫХ ЧАСТИЦ
Наблюдение за процессом резания ряда хрупких металлов и
неметаллических материалов в производственных условиях и про-
ведение серии экспериментов в лабораторных условиях показали,
что формообразование и направление потока элементных стружек
зависят от ряда факторов. Основными из них являются характер
обработки (точение, фрезерование, сверление и т. д.), физико-
механические свойства обрабатываемого материала, режимы ре-
зания и геометрические параметры режущего инструмента.
Исследования проводились при точении, фрезеровании и
сверлении серого чугуна, хрупких латуней и бронз, нейзильбера,
графита, текстолита, карболита, стеклотекстолита и древесных
пластиков. Выбор обрабатываемых материалов для исследования
определялся многочисленными запросами промышленных пред-
приятий на устройства по обеспыливанию и защите от стружки
7G
и перспективами широкого внедрения в промышленность хрупких
неметаллических материалов.
Режимы резания и геометрические параметры режущего ин-
струмента принимались по соответствующим нормативам и из
опыта промышленных предприятий.
При исследовании определялись форма потока стружки и его
направление, а также морфология элементной стружки, обра-
зующейся при различных условиях резания хрупких материалов.
При этом внимание было сосредоточено главным образом на изу-
чении влияния на формообразование потока стружки скорости,
подачи и глубины резания, основных параметров режущего
инструмента и специфических особенностей резания принятым
инструментом: продольного наружного точения, попутного и
встречного фрезерования, сверления с подачей сверху вниз и
снизу вверх и т. д.
Для исследования использовались скоростная киносъемка и
фотометод. Результаты исследований должны были послужить
основой для определения путей наиболее эффективного техни-
ческого решения проблемы непрерывного удаления стружки
и пыли от режущих инструментов.
ФОРМА И НАПРАВЛЕНИЕ ПОТОКА СТРУЖКИ
ПРИ ТОЧЕНИИ
Для изучения формы потока стружки и его направления при
различных условиях точения хрупких материалов был применен
фотометод. Поток стружки и пылевых частиц с помощью специаль-
ного устройства фиксировался на фотопленку в процессе резания
в двух плоскостях — горизонтальной и вертикальной. Режущий
инструмент закреплялся с правой стороны резцедержателя, для
того чтобы дать свободный выход потоку стружки. Экраны с из-
мерительными шкалами и фотокамера укреплялись также на
резцедержателе и вместе с ним перемещались в процессе реза-
ния. Опыты производились на токарно-винторезном станке 1А62
завода «Красный пролетарий».
Фотоснимки потока стружки вместе с измерительными шкалами
(рис. 55) позволили с достаточной точностью определить геоме-
трическую форму потока и его направление при точении хрупких
материалов.
Форма потока стружки. Для определения формы потока
стружки при точении указанных выше хрупких материалов были
поочередно применены следующие режущие инструменты: резец
проходной ф — 45°, А = 0, у = 8°, г = 1 мм; резец упорный
проходной ф = 90°, А = 0, у = 8°, г = 1 мм.
Во всех опытах применялись режущие инструменты, оснащен-
ные пластинками твердого сплава ВК8.
77
Режимы резания последовательно изменялись для каждого
резца в интервале: t = 14-6 мм (через 1 мм) при постоянных v
и s; v — бО-т-ЗОО м/мин (через 50 м/мин) при постоянных t и s;
s 0,1 ч-1,2 мм/об (через 0,1 мм/об) при постоянных v и t.
Опыты показали, что поток стружки имеет сложную геоме-
трическую форму. Форма его поперечного сечения вблизи места
отделения стружки резко изменяется главным образом в зависи-
мости от величины подачи и в меньшей степени от скорости реза-
ния.
При малых подачах (до 0,15 мм/об) и относительно больших
скоростях (свыше 80 м/мин) сечение потока близко к окружности
переменного диаметра по длине потока. Если условно отсечь
часть потока стружки вблизи места его отделения, то оставшаяся
часть потока близка к геометрической форме конуса с вершиной
у места отделения стружки (см. рис. 58).
По мере увеличения подачи сечение потока стружки прини-
мает все более вытянутую эллиптическую форму, и при подачах
s = 0,4 4-0,6 мм/об (в зависимости от физико-механических свойств
обрабатываемого материала) поток ложится на переднюю грань
резца и становится плоским. Угол при вершине конуса с измене-
нием режимов резания изменяется незначительно. В наших опы-
тах он составлял 20—25°.
Направление потока стружки. Для конструирования эффек-
тивных пылестружкоприемников необходимы объективные дан-
ные о направлении потока стружки, отделяющейся от обрабаты-
ваемой детали. В отечественной и зарубежной литературе не
удалось найти исследований, посвященных раскрытию взаимо-
связей между направлением потока стружки и режимами реза-
ния, а также геометрическими параметрами режущего инстру-
мента при точении хрупких материалов. В связи с этим в лабора-
тории резания ВЦНИИОТ под руководством автора настоящей
книги была проведена серия соответствующих экспериментов
78
Рис. 56. Параметры, определяющие на-
правление потока стружек
при различных условиях точения
хрупких металлов (латуни, брон-
зы, серого чугуна, нейзильбера)
и ряда неметаллических материа-
лов (графита, карболита, стекло-
текстолита, древесных пластиков
и др.).
Исследовалось влияние ско-
рости резания V, подачи s, глубины
резания t, главного угла в плане ср, радиуса при вершине резца г
и количества одновременно работающих режущих кромок на
направление потока стружки. Причем параметрами, определя-
ющими направление потока стружки в пространстве, были при-
няты углы ф и i|’j (рис. 56); ф — угол между направлением потока
стружки и передней гранью резца в вертикальной плоскости,
т. е. угол отклонения потока от передней грани резца; фх — угол
между направлением движения потока стружки и направлением
подачи в плане.
Во всех опытах был применен упоминавшийся ранее фото-
метод.
Влияние скорости резания. Дополнительные условия опытов:
1) режущий инструмент — проходной резец ср = 45°, л = 0, у =
= 8°, г = 0,5 мм; 2) при постоянных подаче s и глубине резания t
изменялась скорость резания v в интервале 50—150 м/мин при
обработке указанных выше хрупких материалов. Результаты
экспериментов представлены в табл. 9 и 10.
Как следует из табл. 9 и 10, при принятых условиях продоль-
ного наружного точения хрупких материалов резко выражен-
ного влияния скорости резания на направление потока стружки
не наблюдалось. При постоянной подаче s = 0,1 мм/об и глубине
резания t = 2 мм угол ф с увеличением скорости резания в интер-
вале 50—150 м/мин изменялся всего на 1—2°, а угол ф! оставался
Таблица 9
Направление потока стружки при продольном точении хрупких металлов
с различными скоростями резания
№ опн- Режим резания ЛС 59-1 Бр. ОЦС 6-6-3 СЧ 24-44 Нейзильбер
V, м/мин S, мм/об t, Направление потока под углом, гряд
мм 1 1 1|> 1 ф. ф
1—4 50 0,1 2 61,0 135 65,0 135 60,0 135 66,0 135
2—4 100 0,1 2 60,0 135 64,5 135 60,5 135 66,5 135
3—4 150 0,1 2 61,5 135 65,5 135 61,0 135 66,0 135
79
Таблица 10
Направление потока стружки при продольном точении неметаллических
материалов с различными скоростями резания
№ Режим резания Графит Карболит Текстолит Стекло- текстолит Древесный пластик
оп ы - та 3. мм/об Направление потока под углом, град
м/м И II мм Ч>1 4>i П>1 4>i ф
1—5 50 0,1 2 20,0 135 24,5 135 28,0 135 25,0 135 27,0 135
2—5 100 0,1 2 19,0 135 25,0 135 27,0 135 25,0 135 27,0 135
3—5 150 0,1 2 19,5 135 25,5 135 27,0 135 25,0 135 27,5 135
для каждого обрабатываемого материала постоянным. Абсолют-
ное значение угла ф для различных материалов было различно,
что является следствием различия физико-механических свойств
обрабатываемых материалов.
В целях уточнения характера влияния скорости резания на
величину угла ф отклонения потока стружки от передней грани
резца при точении цветных сплавов производилось эксперимен-
тальное точение латуни ЛС 59-1 на других режимах со значи-
тельно большими скоростями резания: v = 1504-350 м/мин,
s = 0,2 мм/об, t = 2 мм. В этом случае влияние скорости резания
на величину угла ф было заметным. С повышением скорости ре-
зания угол ф значительно увеличивался в некоторых опытах
на 5—10°.
Замечено, что в принятых условиях опытов (см. табл. 9 и 10),
одинаковых для всех обрабатываемых материалов, абсолютное
значение угла ф больше при обработке хрупких металлов (осо-
бенно цветных сплавов). Угол ф отклонения потока стружки от
передней грани резца при точении на малых подачах неметалличе-
ских материалов относительно невелик и колебался в пределах
19—28°. При обработке же хрупких металлов этот угол состав-
лял 60—67°.
В принятых условиях опытов не обнаружено резко выражен-
ного влияния скорости резания на морфологию стружки. При
обработке хрупких металлов (особенно латуни, бронзы и ней-
зильбера) при постоянных s = 0,1 мм/об и t = 2 мм форма стружки
оставалась трубчато-спиральной. С увеличением скорости реза-
ния диаметр трубочек несколько увеличивался.
При обработке графита и карболита на принятых режимах
резания стружка с увеличением скорости точения оставалась
неизменно в виде крупинок различной величины. При этом от-
делялось весьма большое количество пылевых частиц.
При обработке текстолита, стеклотекстолита и древесных
пластиков стружка с увеличением скорости резания неизменно
оставалась смешанной — небольшие хлопья, короткие ленточки
и пылевые частицы. Замечено, что при продольном точении этих
80
Рис. 57. Характер изменения вектора
начальной скорости элементной
стружки при поперечном точении с по-
стоянной частотой вращения
материалов упорным проход-
ным резцом (ср = 90°) лентооб-
разной стружки образуется
значительно больше по срав-
нению с обработкой проходным
резцом (ф = 45°) при тех же
режимах резания. Во всех слу-
чаях продольного точения хруп-
ких материалов с увеличением скорости резания отмечалось
увеличение дальности рассеивания стружки, т. е. рост кинети-
ческой энергии элементной стружки.
Опыты по изучению влияния скорости резания на направление
потока стружки в вертикальной плоскости проводились и при
поперечном точении (торцовке) с постоянной частотой вращения.
При этом исследования проводились при различных величинах
подачи s = 0,24-0,6 мм/об, глубины резания t = 1-ьб мм
и с разной начальной скоростью резания v = 50ч-250 м/мин.
Характер влияния скорости резания на направление движе-
ния потока стружки при поперечном точении показан на рис. 57.
В этом случае влияние скорости резания на величину угла ф
сказывалось весьма заметно. С приближением режущей кромки
к центру обрабатываемой детали (положение 6) угол ф увеличи-
вался, при этом дальность разброса стружки, а следовательно,
и ее начальная скорость резко уменьшались.
При поперечном точении хрупких металлов величина угла ф
по мере приближения резца к центру детали в ряде случаев была
весьма значительна (до 85°).
При поперечном точении неметаллических материалов (гра-
фита, карболита и др.) отмечалась менее резко выраженная тен-
денция увеличения угла ф по мере приближения резца к центру
детали, т. е. по мере уменьшения скорости резания. При торцовке
текстолита, стеклотекстолита и древесных пластиков отделяются
преимущественно пылевидная стружка и хлопья.
Влияние подачи на направление потока стружки. Дополни-
тельные условия опытов: 1) режущий инструмент — проходной
резец ф = 45°, X = 0, у = 8°, г = 0,5 мм; 2) при постоянных
скорости резания v = 230 м/мин и глубине резания t = 2 мм
изменялась подача в интервале s = 0,1 ч-0,7 мм/об через 0,1 мм/об.
Результаты экспериментов приведены в табл. 11 и 12.
Из табл. 11 и 12 видно, что угол фг во всех опытах оставался
неизменно равным 135°, т. е. изменение подачи не оказывало
заметного влияния на направление движения потока стружки
в горизонтальной плоскости.
81
Таблица 11
Направление потока стружки при продольном точении хрупких металлов
на разных подачах
.V? опы- та Режим резания ЛС 59-1 | Бр ОЦС 6-6-3 СЧ ?4-44 Нейзильбер
V, м/мин мм/об Л мм Направление потока под углом, грац
Ф Ф Ф1 Ф | гр, Ф । Ф!
1—4 2—4 3—4 4—4 5—4 6—4 7—4 230 230 230 230 230 230 230 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 2 2 2 2 2 2 2 64 25 5 2 0 0 0 Неиз- менно 135 65 28 8 3 0 0 0 Неиз- менно 135 60 26 6 2 0 0 0 Неиз- менно 135 66 30 8 5 2 0 0 Неиз- менно 135
Угол ф резко изменялся с изменением величины подачи.
В наших опытах при обработке хрупких металлов (см. табл. 11)
с изменением подачи от 0,1 до 0,6 мм/об угол ф изменялся от
60—66 до 0°.
В принятых условиях опытов поток стружки большинства
обрабатываемых металлов ложился на переднюю грань резца
уже при подаче, равной 0,5 мм/об.
Характер влияния величины подачи на угол отклонения по-
тока стружки от передней грани резца (угол ф) при точении ука-
занных выше металлов и неметаллических материалов показан
на рис. 58.
При обработке хрупких металлов в принятых условиях опы-
тов замечено значительное влияние величины подачи на морфо-
логию стружки. Так, в зоне малых подач (s до 0,2 мм/об) стружка
имела спирально-трубчатую форму с весьма слабыми следами
сдвига элементов; в интервале подач 0,2—-0,3 мм/об стружка
Таблица 12
Направление потока стружки при продольном точении хрупких неметаллических
материалов на разных подачах
№ Режим резания Графит Карболит Текстолит Стекло- текстолит Древес- ный пластик
опыта V, S, мм/об Направление потока под углом, град
м/мин мм Ф Ф •ф. Ф Ф Ф
1-5 230 0,1 2 20 23 25 20 25
2—5 230 0,2 2 10 12 15 12 16
3—5 230 0,3 2 5 Неиз- 6 Неиз- 8 Неиз- 6 Неиз- 8 Неиз-
4—5 230 0,4 2 2 менно менно менно менно менно
5—5 230 0,5 2 0 135 2 135 2 135 3 135 3 135
6—5 230 0,6 2 0 0 0 0 0
7-5 230 0,7 2 0 0 0 0 0
8?
Рис. 58. Влияние величины подачи s на форму потока стру-
жек и отклонение его от передней поверхности резца при то-
чении хрупких материалов:
1 — латунь; 2 — графит; 3 — текстолит
имела форму слегка изогнутых пластинок с резко выраженными
следами сдвига элементов; при подачах s > 0,3 мм/об стружка
отделялась в виде элементов призматической формы. Это особенно
наблюдалось при точении латуни и бронзы.
При обработке неметаллических материалов (см. табл. 12)
с изменением подачи от 0,1 до 0,6 мм/об угол ф изменялся от 20—
25 до 0°, причем в принятых условиях опытов поток стружки
большинства материалов ложился на переднюю грань резца
также при подаче s « 0,5 мм/об.
В условиях опытов при точении неметаллических материалов
каких-либо резких изменений в морфологии стружки не было
замечено. При точении графита и карболита на разных подачах
стружка оставалась в виде мелких крупинок неправильной формы;
при точении текстолита, стеклотекстолита и древесных пласти-
ков неизменно наблюдалась смешанная стружка — хлопья, ко-
роткие ленточки и пылевые частицы.
Таким образом, наши исследования выявили экспоненциаль-
ную зависимость между величиной подачи и углом отклонения
потока стружек от передней поверхности резца при точении раз-
личных хрупких материалов (см. рис. 58). Экспонента 1, полу-
ченная при наружном точении цветных сплавов (латунь ЛС 59-1),
и экспонента 2, полученная при точении неметаллических мате-
риалов (графит), при тех же режимах резания ограничивают не-
которую площадь, внутри которой укладываются экспоненциаль-
83
Таблица 13
Направление потока стружки при продольном точении хрупких металлов
при различной глубине резания
Режим резания ЛС 59-1 Бр. ОЦС6-6-3 СЧ 24 44 Нейзильбер
№ опы- vt S, t. Направление потока под углом, град
та мм/мии мм/об мм 1|> 1|> 1|> 4>i 1|>
1—4 240 0,1 1 63 Неиз- 66 Неиз- 62 Неиз- 68 Неиз-
2—4 240 0,1 2 61 менно 63 менно 60 менно 65 менно
3—4 240 0,1 3 58 135 60 135 58 135 62 135
4—4 240 0,1 4 55 57 55 58
5—4 240 0,1 5 53 54 52 55
ные кривые, полученные при точении других, указанных выше
материалов, например серого чугуна, текстолита и др.
Влияние глубины резания на направление потока стружки.
Дополнительные условия опытов: 1) режущий инструмент —
резец проходной ср = 45°, А, = О, у = 8°, г = 0,5 мм; 2) при
постоянных скорости резания v = 240 м/мин и подаче s = 0,1 мм/об
изменялась глубина резания t от 1 до 5 мм через 1 мм. Резуль-
таты исследований при обработке хрупких металлов приведены
в табл. 13.
Как видно из табл. 13, угол грх во всех случаях оставался
неизменно равным 135°, т. е. не изменялся с изменением глубины
резания. Угол ср заметно изменялся во всех опытах. С изменением
глубины резания с 1 до 5 мм угол ip уменьшался на 10—-12°.
Уменьшение угла ip с увеличением глубины резания наблюдалось
и при других подачах, например 0,2—0,3 мм/об.
Опыты по изучению влияния глубины резания на направление
потока стружки в вертикальной плоскости проводились и при
обработке хрупких неметаллических материалов (графита, карбо-
лита, стеклотекстолита). И в этом случае наблюдалось некоторое
уменьшение угла ip с увеличением глубины резания.
Характер влияния глубины резания на угол отклонения по-
тока стружки от передней грани резца при точении хрупких
металлов показан на рис. 59.
На основании проведенных исследований представляется воз-
можным сделать вывод о том, что при точении хрупких металлов
глубина резания оказывает существенное влияние на направление
движения потока стружки в вертикальной плоскости. С увеличе-
нием глубины резания угол ip уменьшается. Очевидно, здесь
сказывается сила тяжести стружки.
Влияние геометрических параметров режущего инструмента
на направление потока стружки. Наблюдение за процессом реза-
ния при проведении серии специальных экспериментов убеж-
дает в том, что некоторые геометрические параметры режущего
84
Рис. 59. Характер влияния глу-
бины резания на угол отклоне-
ния потока стружек от передней
грани резца при точении хруп-
ких металлов
инструмента оказывают
значительное влияние на
направление потока струж-
ки в горизонтальной пло-
скости, т. е. на величину
угла 4*1-
Кроме общеизвестного
влияния угла X при обра-
ботке хрупких материалов
резцом с плоской передней гранью,
существенное влияние
на направление потока стружки в горизонтальной
пло-
скости оказывает величина главного угла <р в плане, величина
радиуса г при вершине резца, число одновременно работающих
режущих кромок инструмента. Причем степень влияния указан-
ных факторов на величину угла фх находится в некоторой за-
висимости от режимов резания (точнее, от соотношения .
С целью выявления характера и степени влияния указанных
выше геометрических параметров режущего инструмента на
величину угла проводилось точение латуни ЛС 59-1,
Бр.ОЦС 6-6-3, чугуна СЧ 24-44, графита, карболита и стеклотексто-
лита резцами с различными геометрическими параметрами. Для
исследования были приняты три группы резцов: 1) проходные
и упорные проходные резцы с главным углом в плане <р соответ-
ственно 45 и 90°, с небольшим радиусом при вершине резца г =
= 0,5 мм; 2) проходные и упорные проходные резцы с главным
углом в плане <р соответственно 45 и 90°, с радиусом при вершине
г = 3 мм; 3) проходные и упорные проходные двух- и трехкро-
мочные резцы с главным углом в плане <р соответственно 45 и
90° (резцы токарей Колесова, Сельцова). Другие элементы резцов
приняты общими — плоская передняя грань, угол А. — 0, угол
у = 8°. Режимы резания соответствовали принятым на производ-
стве. Результаты обобщенных исследований приведены на рис. 60.
Как видно на рис. 60, а, при точении указанных материалов
нормализованными резцами с небольшим радиусом при вершине
поток стружки отделяется перпендикулярно главной (основной)
s t
режущей кромке. При — < 1 и — >> 1 для рассматриваемой
группы резцов угол % = <р + 90°.
При — < 1 и — < 1 (рис. 60, б) поток стружки не перпен-
дикулярен главной (основной) режущей кромке. В этом случае
угол $! < 90°.
85
Рис. 60. Влияние геометрических параметров режущего инстру-
мента на направление потока стружки в плане
При обработке двухкромочным резцом (рис. 60, в), когда
> 1, угол 1И 2г 90°, т. е. поток стружки во многих случаях
отделяется перпендикулярно вспомогательной кромке режущего
инструмента, которая в данных условиях точения становится
главной по загрузке.
86
Форма стружки. Строение и форма отделяющейся от обрабаты-
ваемой детали элементной стружки изучались автором при про-
ведении исследований по определению влияния различных фак-
торов на формообразование и направление потока стружки.
Кроме того, были проведены специальные исследования. Изуче-
ние формы элементной стружки, образующейся при различных
условиях точения хрупких материалов, сыграло большую роль
при определении путей и способов непрерывного удаления стружки
непосредственно от режущей кромки инструмента и послужило
основой для определения некоторых расчетных параметров —
скоростей витания элементных стружек и объемной массы
стружки.
Известно, что стружка, срезанная с хрупкого тела, является
стружкой надлома и обычно представляет собой отдельные ку-
сочки неправильной формы, полностью потерявшие взаимное
молекулярное сцепление. Однако в момент образования в за-
висимости от конкретных режимов резания и физико-химических
свойств обрабатываемого материала стружка надлома может
сохранить определенную геометрическую форму и размеры бла-
годаря механическому сцеплению отдельных частиц. Геометриче-
ская форма и размер стружки оказывают значительное влияние
на направление, кинетическую энергию, дальность распростране-
ния потока и являются весьма важным фактором при определении
параметров всасывания и пневматической транспортировки стру-
жки по трубопроводам.
Форма стружки, отделяющейся при точении хрупких мате-
риалов на разных режимах резания различным инструментом,
неодинакова. Целью наших исследований являлось: 1) выявить,
насколько многообразна форма стружки при различных усло-
виях точения одного и того же материала и каково сходство по
форме стружки, образующейся при точении различных хрупких
материалов; 2) определить, какова роль некоторых геометриче-
ских параметров режущего инструмента и режимов резания
в образовании стружки той или иной формы; 3) выявить и по
возможности классифицировать наиболее характерную по форме
стружку, образующуюся при точении сильнопылящих хрупких
материалов.
Исследовалась форма стружки при точении латуни ЛС 59-1,
бронзы Бр. ОЦС 6-6-3, серого чугуна, нейзильбера, графита,
карболита, текстолита, стеклотекстолита и древесных пластиков.
Обобщенные результаты исследования представлены в табл. 14.
Из табл. 14 видно, что хотя форма стружки, образующейся
при различных условиях точения хрупких материалов, различна,
но многообразие форм невелико. Наиболее характерные формы
стружки можно объединить в девять групп: трубчато-спиральная,
полукольцевая, пластинчатая, призматическая длинная, сложная
полукольцевая, сложная пластинчатая, призматическая корот-
кая (силовая), крупкообразная, смешанная — хлопья и крупка.
87
Таблица 14
Наиболее характерные формы стружки, образующейся при точении хрупких
материалов
№ опыта Обрабатываемый материал Условия образования стружки Форма стружки
Режущий инстру- мент Режим резания
1—4 ЛС 59-1, Бр. ОЦС6-6-3, нейзильбер, чугун СЧ 24-44 Проход- ной с плоской перед- ней гранью <р=45°, %=0, у=8°, г=0,5 мм (стан- дарт- ный) s<0,2 мм/об -Н' ц=504-200 Трубчато-спиральная
5—8 ЛС 59-1, Бр. ОЦС6-6-3, нейзильбер, чугун СЧ 24-44 s>0,2 — < 1 t п=50=200 Полукольцевая
9—12 ЛС 59-1, Бр. ОЦС6-6-3, нейзильбер, чугун СЧ 24-44 s>0,3 т<' и-50-:-200 Пластинчатая
13—16 ЛС 59-1, Бр. ОЦС6-6-3, нейзильбер, чугун СЧ 24-44 s>0,4 — <1 t v= 50=200 Призматическая длинная
88
Продолжение табл. 14
№ опыта Обрабатываемы й материал Условия образования стружки Форма стружки
Режущий инстру- мент Режим резаиия
17—20 ЛС 59-1, Бр. ОЦС6-6-3, нейзильбер, чугун СЧ 24-44 Проход- ной с двумя режу- щими кром- ками <Р=45°, Х=0, 7=8° (токаря Сельцо- ва) !< и= 50-ь 100 Сложная полукольцевая
21—24 Л С 59-1, Бр. ОЦС6-6-3, нейзильбер, чугун СЧ 24-44 50-ь 100 Сложная пластинчатая РЧ ч А 'З К* ли *
25—28 Л С 59-1, Бр. ОЦС6-6-3, нейзильбер, чугун СЧ 24-44 Проход- ной, трехкро- мочный (В. Ко- лесова) т>' а= 50-ь 100 Призматическая короткая (силовая)
Продолжение табл. 14
№ Обрабатываемый Условия образования стружки Форма стружки
опыта материал Режущий инстру- мент Режим резания
Крупкообразная
29 30
Графит,
карболит
31-33
Стеклотекстолит,
древесный пла-
стик, текстолит
Проход-
ной с
плоской
перед-
ней
гранью
<р=15°,
1=0,
у=12°,
/=0,5 мм
(стан-
дарт-
ный)
s=0,1=0,3
(=1 = 5
t>=50=250
s=0,1 = 0,8
(=1=10
-’=50=200
Трубчато-спиральная, а иногда и полутрубчатая форма
стружки образуется при точении хрупких металлов (особенно
цветных сплавов) нормализованными резцами на малых подачах
(s < 0,2 мм/об) при условии -j-< 1.
Полукольцевая и пластинчатая формы стружки образуются
при точении хрупких металлов и сплавов нормализованными
резцами на подачах s 0,2 мм/об до s = 0,4 мм/об при условии
f<k
Призматическая длинная форма образуется при точении хруп-
ких металлов на подачах s ф> 0,4 мм/об при условии -у < 1.
При точении хрупких металлов двух- и трехкромочными
(силовыми) резцами образуются более сложные формы стружки:
сложная полукольцевая образуется при 1; сложная пла-
стинчатая при -j-1; призматическая короткая (силовая) при
т>|-
90
Замечено, что при точении чугуна форма стружки вследствие
больших включений графита менее правильна, чем при точении
хрупких цветных сплавов (латуни, бронзы, нейзильбера). При
точении графита и карболита наблюдалась только крупкообраз-
ная стружка. При точении текстолита, стеклотекстолита и дре-
весных пластиков наблюдалась преимущественно смешанная
стружка в виде хлопьев и коротких ленточек.
Следует отметить, что форма стружки, образующейся при
обработке некоторых слоистых пластиков, в большой степени
зависит от того, как производится обработка — вдоль или
поперек слоев, а также от некоторых геометрических пара-
метров режущего инструмента и особенно от величины углов
ср и у.
Так, при обработке стеклотекстолита и древесных пластиков
(v == 1904-250 м/мин, t = 3 мм, s = 0,2-е0,3 мм/об) вдоль слоев
упорным проходным резцом (ср = 90°) наблюдалась ленточная
стружка; при обработке вдоль слоев проходным резцом (ср = 45°)
образовывалась стружка в виде крупных хлопьев. При обработке
указанных выше материалов теми же резцами поперек слоев об-
разовывались мелкие хлопья и весьма большое количество пы-
левых частиц.
Скорость витания элементной стружки \ образующейся при
точении хрупких материалов, определялась по методике, приве-
денной в гл. 5. Как видно из табл. 15, форма, размер и масса
элементной стружки оказывают весьма большое влияние на ве-
личину скорости витания ив, а следовательно, и на величину
необходимой транспортной скорости пт. Например, чугунная
стружка трубчатой формы (опыт № 1) массой 10 мг витает при
скорости 6,0 м/с. Стружка же текстолита в виде хлопьев массой
10 мг витает уже при скорости 4 м/с (опыт № 15); чугунная
стружка пол укол ьцевой формы большого диаметра массой 102 мг
находилась во взвешенном состоянии при скорости 8,0 м/с (опыт
№ 2), стружка же алюминиевого сплава полукольцевая малого
диаметра массой всего 25 мг — при скорости 8,5 м/с (опыт № 12).
Латунная стружка пластинчатой формы массой 12 мг витает
при скорости 7,5 м/с (опыт № 5), а латунная стружка призмати-
ческая короткая (силовая) массой 6,5 мг — при скорости 10 м/с
(опыт № 7).
Объемную (насыпную) массу стружки и пыли необходимо
знать для расчета емкости пылестружкосборников индивидуаль-
ных и групповых пневматических систем, а также для определе-
ния массовой или объемной концентрации пылестружковоздуш-
ной смеси. Объемная (насыпная) масса определялась с помощью
мерной колбы и технических весов для стружки и пылевых ча-
стиц, образующихся при точении серого чугуна, латуни, графита
1 Скорость восходящего воздушного потока в вертикальном трубопроводе,
при которой элементная стружка находится во взвешенном состоянии.
91
Таблица 15
Скорости витания наиболее характерной по форме и массе стружки, образующейся
при точении хрупких материалов на стайках среднего размера
№ опыта Обрабатываемый материал Плотность, г/см’ Форма элементной стружки i Условия образования стружки Масса элементной стружки, мг Скорость витания, м/с
о, м/мнн S, мм/об WW Режущий инструмент
1 Чугун C4J32-52 7,00 Трубчатая 192 0,1 2,5 Резец проход- ной нормаль- ный 10,0 6,0
2 Чугун СЧ 32-52 7,00 Полуколь- цевая 192 0,3 6,0 То же 102,0 8,0
3 Чугун СЧ 32-52 7,00 Пластин- чатая 192 0,8 10,0 » 625,0 14,0
4 Латунь ЛС 59-1 8,50 Трубчатая 240 0,1 2,5 » 4,5 7,0
5 Латунь ЛС 59-1 8,50 Пластин- чатая 240 0,2 3,0 » 12,0 7,5
6 Латунь ЛС 59-1 8,50 Призмати- ческая 240 0,6 3,5 » 6,0 8,8
7 Латунь ЛС 59-1 8,50 Призмати- ческая 145 1,0 1,0 Резец силовой 6,5 10,0
8 Нейзильбер 8,85 Трубчатая 400 0,1 2,0 Резец проход- ной нормаль- ный 13,0 8,5
9 Нейзильбер 8,85 Пластин- чатая 400 0,4 2,0 То же 35,0 12,5
10 Медь (обработка коллекторов) 8,92 То же 288 0,3 2,5 » 32,0 11,5
11 Антифрик- ционный алю- миниевый сплав 2,60 Трубчатая 337 0,1 2,5 % 3,6 5,6
12 То же 2,60 Полуколь- цевая 337 0,8 5,0 » 25,0 8,5
13 Графит — Крупинки (1,5 мм3) На всех режимах » 4,5 5,5
14 15 16 Карболит Текстолит Лигнофоль (древесный пластик) 1,40 1,30 Крупинки (1,5 мм3) Смешанная То же » » » » 4,0 10,0 10,0 5,0 4,0 4,0
92
Таблица 16
Объемная (насыпная) масса стружки и пылевых частиц, образующихся
при точении хрупких материалов
Обрабатываемый материал Режущий инструмент Режим резаиня Средняя объемная (насып- ная) масса, кг/м8
Серый чугун Резец проходной: v = 127-4-60 м/мии;
НВ 150 у = 8°, а = 10°, <р = 45°, X = 0, s= 0,44-0,8 мм/об; t = 24-6 мм 1480
г = 0,5 мм
Латунь ЛС 59-1 То же v = 3804-248 м/мни; s = 0,24-0,3 мм/об; t — 14-5 мм 1600
Стеклотекстолит » v = 2504-46 м/мин
типа ВФТ-С s= 0,14-0,5 мм/об t = 14-5 мм 260
Графит » v = 2904-89 м/мин s= 0,14-0,88 мм/об t = 0,54-5 мм 800
и стеклотекстолита на режимах резания, предусмотренных нор-
мативами. Принятые режимы резания и средние для них объемные
(насыпные) массы приведены в табл. 16.
ФОРМА И НАПРАВЛЕНИЕ ПОТОКА СТРУЖКИ И ПЫЛЕВЫХ
ЧАСТИЦ ПРИ ФРЕЗЕРОВАНИИ
Исследования проводились в лабораторных и заводских усло-
виях при обработке: а) серого чугуна, бронзы, алюминиевых
сплавов, графита, текстолита и стеклотекстолита дисковыми,
цилиндрическими и торцовыми фрезами на горизонтально- и
вертикально-фрезерных станках 6Н82Г и 6Н12 Горьковского
завода фрезерных станков в лаборатории ВЦНИИОТ; б) серого
чугуна многозубыми торцовыми фрезами на специальном испы-
тательном стенде СКБ-1 Минстанкопрома; в) текстолита на зубо-
фрезерном станке «Комсомолец» при нарезании зубчатых колес
на втором авторемонтном заводе.
Форма и направление потока стружки определялись визуально
и с помощью скоростной киносъемки. В первом случае при раз-
личных условиях фрезерования применялся плоский экран раз-
личной окраски: черный при обработке бронзы, алюминия, тексто-
лита и стеклотекстолита и белый при обработке чугуна и графита.
Экран закреплялся неподвижно позади режущего инструмента
(рис. 61). Угловая шкала на экране облегчала наблюдение за
изменением угла отклонения потока стружки от обрабатываемой
поверхности и позволяла приближенно определить геометриче-
93
Рис. 61. Экспериментальная
установка для определения
формы и направления потока
стружек при обработке ме-
таллов дисковыми фрезами:
а —схема изменения угла ф в за-
висимости от глубины фрезеро-
вания; б — внешний вид уста-
новки
скую форму потока стружки. Съемки потока стружки на кино-
ленту с последующим проектированием изображения на экран
позволили не только с большой точностью определить его форму
и направление, но и наблюдать траекторию полета отдельной
стружки, составляющей поток и отраженной, наблюдать пульса-
цию потока, убедиться в том, что начальная скорость элементной
стружки равна скорости резания, а также найти простую мате-
матическую зависимость для определения направления потока
стружки. Ниже приведены результаты исследований.
Фрезерование цилиндрическими и дисковыми фрезами. При
фрезеровании хрупких материалов цилиндрическими и дисковыми
фрезами основной поток стружки и пылевых частиц всегда на-
правлен в сторону вращения фрезы (рис. 62). Отдельные стружки
захватывались зубьями фрезы и отбрасывались в сторону, проти-
воположную направлению основного потока. Это наблюдалось
главным образом при фрезеровании алюминиевых сплавов.
При обработке сильнопылящих хрупких материалов, особенно
неметаллических (текстолита, графита и др.), зубья фрезы за-
хватывают значительное количество пылевых частиц, которые
создают облачко над фрезой, загрязняя воздух в зоне дыхания
фрезеровщика. Количество захваченных пылевых частиц зависит
94
Рис. 62. Форма и направление потока стружки при обработке хрупких матери-
алов цилиндрическими и дисковыми фрезами:
а — встречное фрезерование; б и в — попутное фрезерование
от физико-механических свойств обрабатываемого материала и
возрастает с увеличением скорости фрезерования.
Основной поток стружки и пылевых частиц, образующихся
при фрезеровании хрупких материалов цилиндрическими и ди-
сковыми фрезами, имеет в зоне резания форму, приближающуюся
к геометрической форме клина. Длина острия клина равна ши-
рине фрезерования. Угол клина зависит от физико-механических
свойств обрабатываемого материала, геометрических параметров
режущего инструмента и режимов резания. В наших опытах он
составлял 14—18°.
Угол отклонения ф основного потока стружки от обрабаты-
ваемой поверхности зависит главным образом от глубины резания
и характера фрезерования (встречное или попутное). С увеличе-
нием глубины резания угол ф увеличивается.
При встречном фрезеровании (рис. 62, а) угол ф всегда имеет
только положительные значения, и величина его колеблется
в широких пределах (5—45°) в зависимости от глубины резания.
При попутном фрезеровании (рис. 62, в) угол ф невелик и ко-
леблется от 0 до 15°. В момент врезания угол ф принимает отри-
цательные значения (рис. 62, б).
С достаточной для практических расчетов точностью угол
отклонения потока стружки от обрабатываемой поверхности
может быть определен из следующих зависимостей:
1) для встречного фрезерования хрупких материалов ци-
линдрическими и дисковыми фрезами
R— t
COS ф == — ,
где R — радиус фрезы; t — глубина фрезерования (см. рис. 62, а);
при t — R ф = 90°; при t = 0 ф = 0°;
95
Рис. 63. Схема образования потоков стружки при проре»
зании стенок трубы:
а — при прорезании одной стенки; б — при прорезании двух
стенок
2) для попутного фрезерования хрупких материалов цилин-
дрическими и дисковыми фрезами
cos^^zA),
где R — радиус фрезы; / — полная глубина фрезерования; —
глубина фрезерования в момент врезания (см. рис. 62, б);
при н = t ф = 0°.
В некоторых частных случаях фрезерования полых заготовок
дисковыми фрезами образуется и одновременно действует не-
Рис. 64. Пульсирующий поток стружки при фрезерова-
нии латуни ЛС 59-1:
1 — фреза; 2 — обрабатываемая заготовка; 3 — поток стружки
96
сколько потоков стружек и пылевых частиц. Примером может
служить образование потоков при прорезании щелей дисковой
фрезой в стенках трубы (рис. 63). Как видно на рис. 63, а, при
врезании в стенку трубы с подачей s, одновременно действуют два
потока — 1П и 2П. В дальнейшем при подаче s2 будет действовать
только один поток 2 П. При прорезании обеих стенок трубы с по-
дачей (рис. 63, б) в некоторый момент одновременно действуют
четыре потока 1П—4П, а при подаче s2 два потока ЗП и 4П.
Следует отметить, что при фрезеровании поток стружек и
пыли в отличие от точения является не непрерывным, а пульси-
рующим. Стружка и пылевые частицы периодически выбрасы-
ваются зубьями (резцами) фрезы при выходе последних из кон-
такта с обрабатываемой деталью. На рис. 64 показан отпечаток
с соответствующего кадра киноленты, на которую был заснят
поток стружки при фрезеровании латуни ЛС 59-1 дисковой фре-
зой. Пульсация потока стружки и пылевых частиц очень хорошо
наблюдается при рассмотрении кинопленки с помощью кино-
проектора. Пауза между потоками может быть определена из сле-
дующей зависимости:
60 nD
где D — диаметр фрезы, м; v — скорость резания, м/мин; z —
число зубьев (резцов) фрезы.
Обычно для однозубых (летучих) фрез Тп выражается в де-
сятых долях секунды, а для многозубых — в сотых долях се-
кунды.
До сих пор рассматривались форма и направление потока
стружки в плоскости диска фрезы (с торца фрезы). Однако в ряде
случаев фрезерования дисковыми и цилиндрическими фрезами
хрупких материалов направление потока стружки в пространстве
недостаточно определять только характером фрезерования (встреч-
ное или попутное) и величиной угла ф.
Направление потока стружки в плоскости, перпендикулярной
радиусу 0—3 (см. рис. 62, а), будет зависеть от конструктивных
особенностей фрезы и главным образом от расположения режущих
кромок по отношению к оси фрезы — параллельно, с левой или
с правой спиралью, с раскошенными зубьями (табл. 17).
Форма элементной стружки. При фрезеровании хрупких мате-
риалов дисковыми и цилиндрическими фрезами, так же как и
при точении, образуется стружка различной формы в зависимости
от физико-механических свойств обрабатываемого материала,
типа режущего инструмента и режимов резания. Так, например,
при обработке бронзы и латуни дисковыми фрезами элементная
стружка имеет форму, близкую к трубчатой, пластинчатой или
призматической (см. табл. 14) в зависимости от режимов резания.
При обработке этих же материалов цилиндрическими фрезами
обычно образуются изогнутые ленточки.
4 Власов А. Ф. 97
Таблица 17
Направление потока стружки в зависимости от конструктивных особенностей
фрезы
§ Располо-
е жение
о ножей по
с ГОСТу
Характер н направление
потока стружек
Располо-
жение
ножей по
ГОСТу
Характер н направление
потока стружек
1 Парал-
лельно
оси
фрезы
Симметричный
однорядный
3 С пра-
вой
спи-
ралью
под уг-
лом 10°
Левый однорядный
С левой
спи-
ралью
под уг-
лом 10°
Правый однорядный
С раско-
шенны-
ми
зубьями
(ножами)
под уг-
лом 10°
Симметричный
дву рядный
При обработке серого чугуна дисковыми и цилиндрическими
фрезами образуется мелкая смешанная стружка в виде обломков,
без ярко выраженной преобладающей формы. При обработке
графита и карболита дисковыми и цилиндрическими фрезами
образуется крупкообразная стружка. При обработке текстолита
и стеклотекстолита дисковыми и цилиндрическими фрезами обра-
зуется смешанная стружка — хлопья и ленточки.
Элементная стружка, образующаяся при фрезеровании хруп-
ких материалов, транспортабельна, как и стружка, образующаяся
при точении этих материалов. При фрезеровании исследованных
неметаллических материалов, кроме стружки, образуется большое
количество пылевых частиц — сухих, не слипающихся при об-
работке графита и карболита, и липких, соединяющихся в хлопья
и плохо перемещающихся по гладким наклонным поверхностям
при обработке текстолита и особенно стеклотекстолита.
Объемная (насыпная) масса элементной стружки, образую-
щейся при фрезеровании хрупких материалов, близка к объем-
ной (насыпной) массе элементной стружки, образующейся при
точении соответствующих материалов.
Фрезерование плоскостей торцовыми фрезами. Исследования
особенностей формообразования потоков стружки и пылевых
98
2
a)
Рис. 65. Схема изменения направления потока стружек при фрезеровании пло-
скостей торцовыми фрезами: •
а — развернутая схема; б — совмещенная схема
частиц при фрезеровании плоскостей торцовыми фрезами прово-
дились в лаборатории ВЦНИИОТ на вертикально фрезерном
станке 6Н12 Горьковского завода фрезерных станков. Обрабаты-
вались серый чугун, латунь и бронза, графит, стеклопластики
и текстолит. Исследования проводились также в станочной лабо-
ратории СКБ-1 Минстанкопрома на специальном стенде при
фрезеровании чугуна и алюминиевых сплавов многозубыми фре-
зами на больших подачах (s 1000 мм/мин).
Наблюдения автора и теоретические обобщения позволили
составить схему изменения направления потока стружки в пло-
скости фрезерования при симметричном расположении обрабаты-
ваемой поверхности по отношению к режущему инструменту.
Как видно из рис. 65, а, в начальный момент фрезерования, когда
фреза только коснулась обрабатываемой детали, поток стружки
направлен почти перпендикулярно к горизонтальной оси фрезы
(вертикально вниз, стрелка 1).
При дальнейшей подаче инструмента на деталь (или детали
на инструмент) поток стружки изменяет свое направление —
угол ф уменьшается (стрелка 2) и достигает определенной постоян-
ной величины при контакте режущего инструмента со всей поверх-
ностью, подлежащей обработке (стрелки 3 и 4). В конечный мо-
мент обработки, когда фреза в середине обрабатываемой поверх-
ности выходит из контакта с ней, образуется дополнительный по-
ток стружки, направленный под большим углом к направлению
подачи (стрелка 5).
Величина угла ф теоретически может быть определена с до-
статочной для практики точностью из следующей зависимости:
в
COS ф = -р ,
где В — ширина обрабатываемой поверхности; D — диаметр
фрезы; ф — угол между направлением потока и направлением
подачи в плоскости фрезерования.
Как видно из рис. 65, а, при подаче вращающегося инстру-
мента на деталь (редкий случай) поток стружки перемещается
4* 99
Рис. 66- Общая круговая
схема направления потока
стружки и пылевых частиц
в плоскости фрезерования
вдоль обрабатываемой
поверхности (по подаче)
и смещается по дуге
окружности, соответ-
ствующей диаметру фре-
зы. При подаче обра-
батываемой детали на
вращающийся инстру-
мент поток стружки сме-
щается только по дуге
окружности, и зона его
распространения в плоскости фрезерования является более сосре-
доточенной (рис. 65, б). Эта особенность формообразования и пере-
мещения потока стружки и пылевых частиц в процессе резания,
очевидно, будет играть значительную роль при определении
наиболее рациональной конструкции пылестружкоприемника.
Направление потока стружки и пылевых частиц в плоскости
фрезерования при несимметричном расположении обрабатываемой
поверхности по отношению к режущему инструменту зависит
от степени несимметричности и направления подачи (встречная
или попутная).
Обобщая многочисленные наблюдения, можно сказать, что
поток стружки и пыли всегда направлен по касательной, прове-
денной через точку выхода резцов из контакта с обрабатываемой
поверхностью. При обработке хрупких материалов торцовыми
фрезами поток стружки и пылевых частиц в плоскости фрезерова-
ния имеет веерообразную форму и является пульсирующим, так
же как и при фрезеровании дисковыми фрезами.
Общая круговая схема направления потока стружки и пыле-
вых частиц в плоскости фрезерования в зависимости от располо-
жения обрабатываемой поверхности по отношению к режущему
инструменту и направления подачи показана на рис. 66.
Направление потока стружки и пылевых частиц с достаточ-
ной точностью для практики проектирования пневматических
пылестружкоприемников может быть определено из следующей
зависимости:
L t2L
COS ф = = -р- ,
где L — проекция радиуса фрезы /?ф на ее вертикальную ось
симметрии; £>ф — диаметр фрезы.
Следует иметь в виду, что при фрезеровании одной фрезой
прерывистых поверхностей отделяется несколько самостоятель-
ных потоков, имеющих различные направления (см. схему на
100
Рис. 67. Схема образования потоков стружек при фрезеровании
прерывистых поверхностей:
а — фрезерование вкладыша подшипника; б — фрезерование блока дви-
гателя
рис. 66). Количество потоков стружки и пылевых частиц всегда
равно количеству одновременно обрабатываемых прерывистых
поверхностей. На рис. 67 показаны схемы образования потоков
при торцовом фрезеровании некоторых изделий массового произ-
водства: на рис. 67, а — схема образования потоков стружки
при фрезеровании бронзового вкладыша паровозных подшипников,
на рис. 67, б — схема образования потоков стружки и пыли при
фрезеровании чугунного блока двигателя. В последнем случае
поверхность прерывается отверстиями, и два потока будут обра-
зовываться только при фрезеровании той части поверхности, где
есть отверстия.
Пользуясь общей круговой схемой образования потоков
стружки и пылевых частиц, нетрудно представить и рассчитать
направление потоков в плоскости фрезерования в любом случае
обработки торцовыми фрезами, в том числе и при фрезеровании
торцовой фрезой, закрепленной в шпиндельной головке маят-
никового типа.
В плоскости, перпендикулярной к обрабатываемой поверхно-
сти, поток направлен под углом (см. рис. 65, б), величина ко-
торого зависит от режимов резания и геометрических параметров
режущего инструмента. В наших опытах угол всегда был по-
ложительным, т. е. поток отклонялся от обрабатываемой поверх-
ности в сторону фрезы на небольшой угол (3—5°).
Форма и размер элементной стружки при торцовом фрезеро-
вании хрупких материалов близки к форме и размерам стружки,
образующейся при точении и фрезеровании дисковыми фрезами
тех же материалов на соответствующих режимах (нормализован-
ными инструментами). В рассматриваемом случае фрезерования
торцовыми фрезами, как и при фрезеровании дисковыми фрезами,
отдельные стружки и пылевые частицы при больших скоростях
резания задерживаются резцами и выбрасываются из основного
потока.
Зубонарезание. При зубонарезании текстолитовых шестерен
наблюдалась картина, показанная на рис. 68. Основной поток
101
Рис. 68. Направление потока
стружки и пылевых частиц при
зубонарезании текстолитовых ше-
стерен
с подачей сверла снизу
пневматический прием-
Рис. 69. Экспериментальная уста-
новка для изучения формы и на-
правления потока стружки и эффек-
тивности ее улавливания щелевыми
пылестружкоприемниками при сверлении чугуна
вверх:
1 — сверлильная головка; 2 — заготовка; 3 — щелевой
ник
стружки и пылевых частиц направлен вниз (в сторону вращения
фрезы) и составляет (при принятых на заводе режимах резания)
с направлением подачи угол % = 25°, величина которого зави-
сит главным образом от скорости резания. С ростом последней
угол % увеличивается.
Как видно на рис. 68, значительная часть пылевых частиц
захватывается зубьями фрезы и выносится вверх, загрязняя
зону дыхания станочника и соседние рабочие места.
Основной поток стружки и пылевых частиц имеет клиновидную
форму. Ширина потока определяется величиной контакта фрезы
с обрабатываемой деталью.
ФОРМА И НАПРАВЛЕНИЕ ПОТОКА СТРУЖКИ ПРИ СВЕРЛЕНИИ
Изготовление многих изделий машиностроения связано с не-
обходимостью сверления отверстий в заготовках из хрупких
материалов. При этом количество элементных стружек и частиц
пыли, отделяющихся от обрабатываемого материала, особенно
велико при сверлении одновременно группы отверстий на много-
шпиндельных станках. В ряде случаев при изготовлении изделий
на автоматических линиях количество стружки и пыли, отделя-
ющихся при сверлении отверстий, достигает 50—60 % общей
массы материала, снимаемого с одной заготовки всеми режущими
инструментами линии.
Ю?
Рис. 70. Форма и направление потока стружки при
сверлении хрупких металлов с подачей сверла свер-
ху вниз
В основу решения задачи удаления стружки и пыли от сверл
был также положен разработанный автором книги метод целе-
сообразного использования закономерностей формообразования
и направления потока элементной стружки и частиц пыли и воз-
душного потока, создаваемого в зоне их отделения от обрабаты-
ваемой детали.
Для изучения закономерностей формообразования потока
стружки и пыли был применен фото- и кинометод. Съемки потока
стружки производились при сверлении серого чугуна, латуни
ЛС 59-1, графита и стеклотекстолита на одношпиндельном верти-
кально-сверлильном станке с подачей сверла сверху вниз и при
сверлении чугуна специальной одношпиндельной сверлильной
головкой с подачей сверла снизу вверх (рис. 69) и справа налево
при горизонтальном положении сверла. Режимы сверления при-
нимались по нормативам резания.
Как показали экспериментальные исследования, при сверлении
заготовок спиральными сверлами с подачей сверла вертикально
сверху вниз поток стружки в начальный момент имеет воронко-
образную форму, которая образуется радиальными параболиче-
скими траекториями движения элементной стружки, вышедшей
из канавок сверла на поверхность обрабатываемой детали
(рис. 70). В этот момент с элементной стружкой активно взаимо-
действуют три основные силы: сила, движущая (выталкивающая)
стружку по канавкам сверла Рд; сила тяжести элемента G и цен-
тробежная сила Рц. Равнодействующая Р этих сил определяет
направление движения элементной стружки, измеряемое углом ф,
показывающим отклонение потока стружки (в начальный момент)
от поверхности обрабатываемой детали, перпендикулярной к оси
сверла. В общем случае величина этого угла зависит от величины
составляющих сил Ра, G, Pi; и от характера их взаимодействия
с элементной стружкой.
103
Рис. 71. Форма и направление потока
стружки при сверлении с подачей свер-
ла снизу вверх
Рис/72. Форма Ги направление ^по-
тока стружки при горизонтальном
положении сверла (подача справа
налево)
Величина'1 "составляющих^сил Ъпределяется" физико-механиче-'
скими свойствами обрабатываемого материала и режимами реза-
ния, а характер их взаимодействия — направлением подачи
(снизу вверх, сверху вниз, горизонтальная).
В рассматриваемом случае вертикальной подачи сверла сверху
вниз происходит равномерное рассеивание стружки вокруг сверла.
При этом стружка и тяжелые пылевые частицы ложатся на уча-
стке, по форме близком к окружности. По мере накопления
стружки на поверхности обрабатываемой детали дальность по-
лета следующей стружки сокращается, а пространство между
начальной траекторией полета стружки и горизонтальной поверх-
ностью обрабатываемой детали заполняется стружкой и крупными
пылевыми частицами от периферии к центру. Высокодисперсная
пыль рассеивается, загрязняя воздух в зоне дыхания.
При сверлении с подачей сверла снизу вверх изменяется
характер взаимодействия составляющих сил, и поток стружки
принимает колоколообразную форму (рис. 71). В этом случае
при прочих равных условиях угол ф значительно больше, чем
в предыдущем.
Весьма сложную форму приобретает поток стружки и пылевых
частиц при сверлении горизонтально расположенными сверлами.
О формообразовании потока стружки в этом случае некоторое
представление может дать схема на рис. 72, где изображены траек-
тории полета двух частиц, вылетевших одновременно в диаме-
трально противоположных направлениях.
Наиболее характерными отличительными особенностями этого
потока являются его несимметричность по отношению к оси сверла
и различные по величине углы ф и ф1; под которыми вылетает
стружка, образующая круговой поток.
Все три рассмотренных случая формообразования потоков
стружки в процессе сверления хрупких материалов имеют не-
104
которые общие особенности, которые должны быть учтены при
решении проблемы удаления пыли и стружки от сверл: 1) поток
стружки в начальный момент движения является всегда круго-
вым по отношению к сверлу; 2) траектории полета отдельной
стружки, образующей поток, близки к параболе; 3) в начальный
момент движения поток стружки всегда отклонен от поверхности
обрабатываемой детали, перпендикулярной к оси сверла, на
значительный угол. В наших опытах этот угол составлял 10—30°.
Форма элементной стружки. Одновременно с изучением зако-
номерностей формообразования потоков стружки, отделяющейся
при различных условиях сверления хрупких материалов, выяс-
нялись и уточнялись некоторые физико-механические и аэродина-
мические особенности элементной стружки, а именно: форма,
размер, объемная масса и скорость витания.
Как показали наблюдения, при сверлении графита и стекло-
текстолита существенных отличий от элементной стружки, обра-
зующейся при точении и фрезеровании этих материалов, не обна-
ружено.
При сверлении графита вследствие его весьма большой хруп-
кости стружка неизменно имела вид крупинок неправильной
формы с максимальным размером 2 мм. При этом наблюдалось
большое количество сухих пылевых частиц; при сверлении стекло-
текстолита отходы наблюдались такие же, как и при фрезерова-
нии, — в виде хлопьев с большим количеством липких пылевых
частиц.
При сверлении же хрупких металлов и сплавов (серого чугуна,
бронзы, латуни), как правило, образуется стружка коническо-
спиральной формы (рис. 73). Это обусловлено особенностями
самого процесса сверления и формообразования стружки при
сверлении. В отличие от токарного резца основную работу при
сверлении выполняют одновременно две режущие кромки; в про-
цессе резания участвуют также поперечная кромка и фасочные
лезвия. На форму стружки оказывает существенное влияние то
обстоятельство, что скорость резания в различных точках режу-
щих кромок неодинакова, различны и углы резания для различ-
ных точек режущей кромки. Элемент стружки на периферии
сверла образуется быстрее, чем у его центра. Размер и масса
такой элементной стружки зависят от длины режущей кромки
сверла и режимов резания. Теоретически максимальная длина
коническо-спиральной стружки может быть определена из за-
висимости
I —_____-—.
ст₽ ;2 Sin <р ’
где d — диаметр сверла; <р —"угол при вершине сверла (рис. 74).
Практически этот размер стружки несколько меньше, так как
вследствие хрупкости обрабатываемого материала и наличия пере-
мычки у^режущих кромок сверла вершина конуса элементной
105
Рис. 73. Наиболее характерная форма
стружки, образующейся при сверлении
хрупких металлов (чугун МСЧ 32-52)
Рис. 74. Схема определения ма-
ксимального размера стружки
коническо-спиральной формы
стружки несколько выкрашивается (см. рис. 73). Эксперимен-
тальные исследования автора, например, показали, что при
сверлении отверстий в чугуне МСЧ 32-52 сверлом d = 18 мм
длина элементной стружки (высота конуса) = 9 мм, а ее масса
q = 0,12 г (средняя масса десяти стружек правильной коническо-
спиральной формы); при диаметре сверла d = 34,7 мм и прочих
равных условиях длина отделяющейся стружки коническо-
спиральной формы 12 = 17 мм, а масса ее q2 = 0,5 г. Таким об-
разом, практически в общем случае образования чугунной стружки
коническо-спиральной формы может быть принято ZCTP = 0,5dCB.
Толщина срезаемого слоя измеряется в направлении, перпен-
дикулярном режущей кромке сверла, и определяется по формуле
s sin q>
а 2 ’
где а — толщина срезаемого слоя; s — подача, мм/об.
Объемная (насыпная) масса указанной выше элементной
стружки коническо-спиральной формы, найденная с помощью
мерной колбы и технических весов, для стружки, образующейся
при сверлении сверлом d = 18 мм, составила Go = 842 г/л,а для
стружки, образующейся при сверлении сверлом d = 34,7 мм,
Go = 828 г/л. Эти цифры показывают, что, несмотря на значи-
тельную разницу (в 4 раза) в массе элементной стружки, разли-
чие их объемной (насыпной) массы незначительно.
Скорость витания vB элементной стружки коническо-спираль-
ной формы определилась в лабораторных условиях ВЦНИИОТ
по общепринятой методике. Для формы размера и массы стружки,
образующейся при сверлении отверстий в чугуне МСЧ 32-52,
dCB = 18 мм, ив = 10 м/с, а при сверлении отверстий dCB =
= 34,7 мм vB = 12 м/с.
106
Следует, однако, иметь в виду, что при сверлении мягких
серых чугунов (НВ < 120) не образуется стружки правильной
коническо-спиральной формы. Не образуется такая стружка и
при неправильной заточке режущих кромок сверла, а также
при большом их износе или выкрашивании. В этих случаях
из канавок сверла вылетают главным образом обломки стружки
коническо-спиральной формы, имеющей другие физико-механиче-
ские и аэродинамические характеристики.
Так, например, объемная (насыпная) масса таких элементов-
обломков значительно больше и в наших опытах колебалась
в пределах Go = 1200-^-1400 г/л, а скорость их витания ив в за-
висимости от массы, размера и формы колебалась в весьма боль-
шом диапазоне — от 6 до 12 м/с.
При сверлении хрупких бронз и латуней неизношенными
и хорошо заточенными сверлами образуется элементная стружка
более правильной коническо-спиральной формы, чем при свер-
лении чугуна. В этом случае реже наблюдается выкрашивание
вершины конуса стружки и ее длина практически ближе к расчет-
ной, т. е. к длине режущей кромки сверла.
Обобщая результаты наших исследований процесса формо-
образования и направления потока стружки и пылевых частиц,
можно сделать следующие выводы.
1. При точении, фрезеровании и сверлении хрупких мате-
риалов от обрабатываемой детали отделяется поток стружки и
пылевых частиц сложной геометрической формы, которая изме-
няется с изменением условий резания.
При точении хрупких материалов на малых подачах (s <
<0,15 мм/об) и относительно больших скоростях резания (v >
> 80 м/мин) форма потока близка к форме конуса с вершиной
у режущей кромки инструмента.
По мере увеличения подачи сечение потока стружки вблизи
места его отделения принимает все более вытянутую эллипсооб-
разную форму; при подачах s = 0,4-?-0,6 мм/об (в зависимости
от физико-механических свойств обрабатываемого материала)
поток ложится на переднюю грань резца и становится пло-
ским.
При фрезеровании хрупких материалов основной поток
стружки и пылевых частиц имеет в зоне резания форму, прибли-
жающуюся к форме клина.
При сверлении хрупких материалов поток элементной стружки
имеет воронко-, колоколообразную или более сложную форму
главным образом в зависимости от характера подачи сверла
(сверху вниз, снизу вверх и т. д.).
2. Направление потока стружки и пылевых частиц при фре-
зеровании цилиндрическими и дисковыми фрезами всегда опре-
деляется направлением вращения фрезы. Величина угла откло-
нения потока стружки от обрабатываемой поверхности зависит
от режимов обработки и главным образом от глубины резания,
107
а также от физико-механических свойств обрабатываемого ма-
териала. „
При*. фрезеровании плоскостей торцовыми^ фрезами направле-
ние движения потока стружки и пылевых частиц определяется
в основном характером фрезерования (встречное или попутное)
и режимами резания. ;
Направление движения потока стружки при точении хрупких
материалов достаточно точно определяется углом отклонения
потока^ от передней грани резца в. вертикальной плоскости ф
ируглом, между вектором подачи и направлением движения потока
в ^горизонтальной плоскости фх.
Основным фактором, резко влияющим на направление дви-
жения потока стружки в вертикальной плоскости (угол ф), яв-
ляется величина подачи s. С увеличением подачи угол <р значи-
тельно уменьшается. С увеличением скорости резания угол ф
увеличивается в меньшей степени. С увеличением глубины реза-
ния, при прочих равных условиях, уголф несколько уменьшается.
Основными факторами, резко влияющими на направление
движения потока стружки в горизонтальной плоскости (угол фх),
являются геометрические параметры режущего инструмента —
величина главного угла в плане ср, величина радиуса г при вер-
шине резца и число одновременно работающих режущих кромок
инструмента.
Степень влияния указанных геометрических параметров ре-
жущего инструмента на величину угла фх находится в некоторой
зависимости от режимов резания и главным образом от величины
s
отношения —.
3. Форма стружки, образующейся при различных условиях
точения, фрезерования и сверления хрупких материалов, раз-
лична. Наиболее характерными формами являются: при точении
и фрезеровании хрупких металлов — спирально-трубчатая, по-
лукольцевая, пластинчатая, призматическая; при сверлении хруп-
ких металлов — коническо-спиральная; при точении, фрезерова-
нии и сверлении хрупких неметаллических материалов — крупко-
образная, в виде хлопьев, и смешанная, в зависимости от физико-
механических свойств обрабатываемого материала.
4. Направление потока стружки и пылевых частиц на не-
большом участке пути (у места резания) совпадает. Пыль увле-
кается потоком стружки.
5. При современных режимах резания хрупких материалов
поток стружки (особенно металлической) обладает большой кине-
тической энергией и способен перемещаться на 3—6 м от режу-
щего инструмента. Поток стружки легко обтекает гладкие криво-
линейные поверхности, что может быть использовано для его
улавливания и организованного отвода из зоны резания.
ГЛАВА 4
ПНЕВМАТИЧЕСКИЕ ПЫЛЕСТРУЖКОПРИЕМНИКИ
На основании отечественного и зарубежного опыта, а также
результатов исследований автором книги процесса формообразо-
вания и направления потока стружки и пылевых частиц можно
утверждать, что одним из наиболее эффективных путей решения
проблемы непрерывного удаления стружки и пыли является соз-
дание рациональных пылестружкоприемников, органически свя-
занных с режущими инструментами и с пневмотранспортным
устройством, работающим на всасывание.
Технико-экономическая целесообразность улавливания и
удаления стружки и пыли (особенно металлических) от режущего
инструмента с помощью пылестружкоприемников в значительной
степени определяется скоростью воздушного потока и объемом
воздуха в пылестружкоприемниках и транспортных трубопро-
водах .
С. Н. Святковым вычисленр, что для отклонения воздушным
потоком в приемник древесных опилок, летящих параллельно
входному (всасывающему) отверстию приемника, необходима ско-
рость воздуха в этой зоне 66 м/с.
Исследования показывают, что при современных режимах
резания бронзы и латуни металлическая элементная стружка
обладает значительно большей, чем древесная кинетической энер-
гией, и потребовалась бы значительно большая скорость воздуш-
ного потока для отклонения ее в приемник (во всяком случае,
превышающая 100 м/с). Создание таких скоростей воздушного
потока в зоне резания при больших объемах воздуха представляет
значительные технические трудности.
В связи с этим предложено для улавливания потока стружки
и пылевых частиц использовать их кинетическую энергию, законо-
мерности формирования и направление потока стружки и при-
менять специальные пылестружкоприемники, расположенные в не-
посредственной близости от режущей кромки инструмента. Воз-
душный поток следует использовать главным образом для непре-
рывного удаления (перемещения) стружки и пыли из пылеструж-
коприемников по трубопроводам за пределы станка и для улавли-
вания легких пылевых частиц в зоне их образования.
Целесообразность принятого пути решения проблемы непре-
рывного удаления элементной стружки и пыли от режущих ин-
струментов обосновывается также некоторыми экспериментами,
проведенными М. Ф. Бромлеем для определения изменения ско-
ростей воздушного потока у всасывающего отверстия. Этими
исследованиями, в частности, установлено, что по мере удаления
от всасывающего отверстия скорость воздушного потока очень
быстро убывает. Так, например, на расстоянии, равном 1/2 Диа-
метра всасывающего отверстия, скорость воздушного потока
109
составляет около 20 % скорости в плоскости всасывающего отвер-
стия, а на расстоянии одного диаметра — всего около 6 %.
Исходя из этих данных, а также из результатов исследования
автора, представляется возможным несколько конкретизировать
требования к пылестружкоприемникам.
1. При проектировании пылестружкоприемников необходимо
учитывать форму, направление и кинетическую энергию потока
стружки и пылевых частиц, образующихся в заданных условиях
резания, а также форму, размер и массу элементной стружки.
2. Входное отверстие пылестружкоприемника следует рас-
полагать встречно к направлению потока стружки и пылевых
частиц.
3. Геометрическая форма входного отверстия пылестружко-
приемника предпочтительна прямоугольная, приближающаяся
к квадрату. В отдельных случаях (например, для сверления)
целесообразно применение щелевых приемников с входным отвер-
стием для стружки и сверла в виде окружности.
4. Расстояние от рабочей части режущего инструмента до
входного отверстия пылестружкоприемника должно быть ми-
нимальным.
5. Целесообразно, чтобы пылестружкоприемники были кон-
структивно связаны с приспособлениями для закрепления или
направления режущего инструмента (с резцедержателем, фрезер-
ной или сверлильной головкой, кондукторной плитой и т. д.)
и составляли их неотъемлемую часть.
6. Форма, размеры и способ крепления пылестружкоприемни-
ков на станке должны обеспечивать быстрый съем режущего
инструмента для его заточки и переналадки и не затруднять наб-
людение за зоной резания.
7. Пылестружкоприемники для токарных станков целесооб-
разно встраивать в державки режущего инструмента, а для много-
шпиндельных сверлильных станков — в кондукторные плиты.
Пылестружкоприемники для фрезерных станков должны обеспе-
чивать также защиту от случайного прикосновения станочников
к вращающейся фрезе, т. е. служить ограждением фрезы.
ПЫЛЕСТРУЖКОПРИЕМНИКИ ДЛЯ ТОКАРНЫХ СТАНКОВ
Проблема создания таких пылестружкоприемников решалась
нами применительно к трем основным токарным операциям —•
наружное продольное точение, поперечное точение (подрезка
торца) и расточка отверстий. При этом была сделана попытка
встроить пылестружкоприемники в державки режущего инстру-
мента.
На рис. 75 показана принципиальная схема устройства резца-
пылестружкоприемника конструкции ВЦНИИОТ, предназна-
ченного для наружного продольного и поперечного точения
(торцовки) изделий из хрупких материалов.
НО
Рис. 75. Схема устройства резца-пылеструж-
коотводчика ВЦНИИОТ
В данном случае применены спе-
циальная полая державка 1 и корот-
кий сменный резец 5, закрепленный
на рифленой пластине 4 болтом 3.
Таким образом, державка и резец
в собранном виде образуют канал,
входное отверстие которого распо-
ложено над передней гранью резца
в непосредственной близости к ре-
жущей кромке. Канал пылестружко-
приемника в процессе точения сочле-
нен с воздухопроводом 2, через ко-
торый проходит поток воздуха, соз-
даваемый вентилятором. Таким образом, в зоне резания соз-
дается непрерывное движение воздуха в сторону входного отвер-
стия пылестружкоприемника. При различных режимах точения
различных хрупких материалов поток стружки и пылевых частиц
входит в канал под разными углами к передней грани резца, как
это определено нашими исследованиями и схематично показано
на рис. 75.
Войдя в зону активного действия воздушного потока под
углом ф, элементная стружка оказывается под влиянием трех
основных сил: силы тяжести FT, силы инерции Fa и аэродинами-
ческой силы Fa (сопротивлением воздуха Fc пренебрегаем). Вслед-
ствие влияния этих сил резко искривляется траектория движения
элементной стружки (и всего потока), последняя прижимается
к криволинейной поверхности канала державки и скользит вниз
в воздухопровод 2.
Как видно на рис. 75, зона улавливания потока стружки
и пылевых частиц достаточно велика. Отклонения потока от
передней грани резца, наблюдаемые при точении исследованных
хрупких материалов на современных режимах резания, обычно
не выходят за пределы этой зоны.
Только при небольших подачах (s •< 0,15 мм/об) и одновре-
менно больших скоростях резания (и/> 100 м/мин) часть потока
металлической стружки может двигаться параллельно всасы-
вающему отверстию приемника. В этом случае, как показали
исследования, для улавливания всех стружек следует предусма-
тривать в зоне резания скорость воздушного потока, в 2—3 раза
превышающую необходимую транспортную скорость.
Конструкция пневматического пылестружкоприемника (см.
рис. 75) не затрудняет наблюдение за зоной резания и режущей
кромкой инструмента. Полый корпус (резцедержавка) пыле-
стружкоприемника может быть изготовлен сварным или
методом точного литья. Сменные короткие резцы (проход-
111
Рис. 76. Внешний вид резца-пыле-
стружкоприсмника ВЦНИИОТ,
установленного на станке
ной,подрезной или специаль-
ный) выполняются взаимо-
заменяемыми.
По мере укорочения рез-
ца в связи с переточкой он
закрепляется на рифленой
пластине 4 в новом положе-
нии, для чего в пластине 4
и в державке 1 преду-
смотрена продольная прорезь
под болт 3.
На рис. 76 показан внеш-
ний вид пылестружкоприем-
ника в позиции, подготовленной для наружного продольного
точения. Пылестружкоприемник конструктивно выполнен для
закрепления в поворотном четырехпозиционном резцедержателе
токарного станка (рис. 77).
Схема работы пневматического приемника с резцом типа «ото-
гнутый проходной» показана на рис. 78. Характерно, что при
достаточно большой скорости воздушного потока в зоне резания
обеспечивается удаление стружки и пыли от режущей кромки
инструмента и при обратной подаче (как продольной, так и по-
перечной). При точении серого чугуна и ряда неметаллических
материалов поток стружки и пылевых частиц изменял направле-
ние в сторону всасывающего отверстия на 90° при скорости воз-
душного потока в зоне резания, в 2,5 раза превышающей необ-
ходимую транспортную скорость (рис. 78, в).
В приложении 2 показан ряд модификаций пневматического
пылестружкоприемника ВЦНИИОТ для различных условий на-
ружной обработки хрупких материалов: отрезки труб, обработки
с прямой и обратной подачей, нарезания резьбы и т. д.
Учитывая тенденцию перехода инструментальной промышлен-
ности на неперетачиваемые многогранные пластинки из твердого
сплава, автором с экспериментальными целями была произведена
некоторая модернизация пылестружкоприемника ВЦНИИОТ.
Укороченный резец с напаянной пластинкой был заменен на
неперетачиваемую твердосплавную пластинку с механическим
креплением.
Экспериментальные исследования показали, что криволиней-
ная форма передней грани на стандартных неперетачиваемых
пластинках придает потоку стружки направление, менее благо-
приятное для улавливания по сравнению с плоской передней
гранью, которая предусмотрена в конструкции резца в пыле-
стружкоприемнике ВЦНИИОТ. В связи с этим эффективность
112
Рис. 77. Резцы-пылестружкоприемники ВЦНИИОТ,
закрепленные в поворотном резцедержателе токарного
станка:
1 — отогнутый проходной; 2 — упорный проходной; 3 —
резьбонарезной
Рис. 78. Схема работы резца-пылестружкоприемника (отогнутый
проходной) конструкции ВЦНИИОТ:
а — продольное точение; б — поперечное точение; в — поперечное точение
с обратной подачей
113
улавливания стружки, особенно при точении бронзы и латуни,
ниже. Для полного улавливания стружки в рассматриваемом
случае применения неперетачиваемых пластинок необходимо соз-
дать в зоне резания значительно большие скорости воздушного
потока. Проблема применения неперетачиваемых пластинок для
пневматических пылестружкоприемников заслуживает внимания
и должна стать предметом исследования инструментальщиков.
На базе тех же исследований решался вопрос об удалении
стружки и пыли от режущих инструментов при расточке отвер-
стий в деталях из хрупких материалов. В этом случае также был
использован принцип органической связи пылестружкоприемника
с режущим инструментом.
На рис. 79 показана принципиальная схема устройства расточ-
ной оправки-пылестружкоприемника ВЦНИИОТ. Здесь также
применены полая державка (оправка) 1 и нормализованный
расточный резец 2, закрепленный в державке болтом 3. Для ула-
вливания потока стружки и пыли в державке у головки резца
предусмотрено входное (всасывающее) отверстие прямоугольной
формы, расположенное над передней гранью резца. Это отверстие
соединено с каналом державки. Поток стружки и пылевых частиц,
отделяющийся от режущей кромки инструмента, входит в канал
и, отражаясь от его гладких стенок, несколько теряет скорость.
Канал резцедержавки соединен с воздухопроводом, и поступив-
шие в канал стружки и пылевые частицы уносятся воздушным
потоком за пределы станка к месту отделения от воздуха. Как
и в предыдущем случае, в зоне резания создается значительная
скорость движения воздуха в сторону входного отверстия пыле-
стружкоприемника, что обеспечивает полное улавливание пыле-
вых частиц и отклонение легкой стружки в сторону всасывающего
отверстия.
На основе принципиальных схем устройства пылестружко-
приемников (см. рис. 75 и 79) разработаны различные конструк-
ции пылестружкоприемников применительно к условиям резания
хрупких материалов на токарно-винторезных и револьверных
станках.
114
Рис. 80. Расточная оправка-пылестружкоприемник для револьверных станков:
1 — оправка; 2 — крепежный винт; 3 — стандартный резец; 4 — вкладыш (приварен)
На рис. 80 показана расточная оправка-пылестружкоприем-
ник, разработанная применительно к условиям расточки отвер-
стий в латунных трубках на токарно-револьверных станках
(ГПЗ-1). Оправка-пылестружкоотводчик закрепляется в револь-
верной головке станка, что позволяет обрабатывать отверстия
различного диаметра. Следует отметить, что в данном случае
производятся одновременно расточка и наружная обработка.
Стружка при наружном точении удаляется модернизированным
резцом-пылестружкоотводчиком ВЦНИИОТ (рис. 81).
На рис. 82 показано одновременное использование двух резцов-
пылестружкоприемников при наружном продольном точении и
расточке латунной трубы на токарно-револьверном станке (1ГПЗ).
Оба резца-пылестружкоприемника выполнены по схеме устрой-
ства расточной оправки ВЦНИИОТ (см. рис. 79). В данном слу-
чае свободные гнезда револьверной головки использованы для
монтажа воздушного тройника. Однако такое конструктивное
решение необязательно. Гибкие воздушные рукава могут под-
водиться непосредственно к полым режущим инструментам и за-
крепляться на них быстродействующими зажимами.
На рис. 83 показана схема комбинированного пневматического
резца-пылестружкоприемника ВЦНИИОТ, предназначенного
для удаления пыли и стружки хрупких материалов при расточке
115
Рис. 81. Модернизированный резец-пылестружкоотводчик для наружного то-
чения:
1 — полая оправка; 2 — патрубок; 3 — гибкий металлорукав; 4 — стандартный резец;
5 — крепежный винт
отверстий и наружной обработке крупногабаритных деталей без
поворота резцедержателя. Этот пневматический пылестружко-
приемник состоит из полой оправки 1, закрепленной в резце-
держателе токарного станка, и двустороннего резца 4, закреплен-
ного болтом 3. В головке оправки 1 выфрезерованы два паза 2,
закрытые изогнутыми пластинками 5. Таким образом, у головок
резца образовано два канала, соединенных с магистральным
каналом оправки. Правый конец оправки гибким рукавом при-
соединяется к групповой или индивидуальной отсасывающей
установке. В процессе расточки или наружной обработки воздух
всасывается через оба канала, что обеспечивает нормальную ра-
боту пневмотранспортной сети. Экспериментальные исследования
в лабораторных условиях показали высокую эффективность уда-
ления стружки и пыли от резцов при обработке сильнопылящих
хрупких материалов.
Для современного машиностроительного производства с бы-
стро изменяющимися технологическими процессами изготовле-
Н6
Рис. 82. Схема одновременной работы пылестружкоприемни-
ков ВЦНИИОТ на токарно-револьверном станке среднего
размера (1ГПЗ):
1 — расточная оправка-пылестружкоприемник; 2 — резец-пыле-
стружкоприемник для наружной обработки; 3 ~ резцедержатель;
4 — гибкий рукав; 5 — револьверная головка; 6 — корпус револь-
верного станка; 7 — тройник
ния различных изделий на металлорежущих станках и конструк-
тивными особенностями самих станков, отличающихся большим
разнообразием, невозможно привести хотя бы основные конструк-
тивные решения резцов и оправок пылестружкоотводчиков. Рас-
смотрим поэтому основные положения по их созданию на следу-
ющем примере. Необходимо обеспечить удаление элементной
Рис. 83. Схема комбинированного резца-пылеструж-
коприемпика ВЦНИИОТ
117
Рис. 84. Сочленение пылестружкоприемников для выпол-
нения сложных токарных работ
стружки и пыли при последовательном выполнении операций —
наружное продольное точение, расточка отверстия и подрезка
торца на токарном станке. Решение этой задачи приведено на
рис. 84. В данном случае пришлось конструировать сложную
оправку, состоящую по существу из описанных выше элементов
(см. рис. 75, 83). При конструировании была учтена особенность
задачи. В данном случае оправка 1 выполняет последовательно
функции наружной обработки трубчатой заготовки и расточки
отверстия, а резцом-пылестружкоотводчиком 2 производится под-
резка торца. При повороте резцедержателя токарного станка
инструменты 1 и 2 последовательно сочленяются с патрубком 3
пневматической системы, работающей на всасывание.
На рис. 85 показана обработка латунных стаканов резцом-
пылестружкоприемником (см. рис. 76) и расточной оправкой
(приемником), аналогичной приведенной на рис. 79, на токарно-
винторезном станке. Как видно из рис. 85, при повороте резце-
держателя токарного станка рабочую позицию поочередно за-
нимают пылестружкоприемник 3 или расточная оправка 2. При
этом выходные отверстия пылестружкоприемников автоматически
сочленяются с приемным патрубком отсасывающего устройства
(индивидуального или группового).
118
Рис. 85. Обработка латунного стакана резцами-пылеструж-
коприемниками ВЦНИИОТ:
1 — приемный патрубок; 2 — расточная оправка-пылестружко-
приемник; 3 — резец-пылестружкоприемник; 4 — телескопи-
ческий патрубок отсасывающею устройства
Эффективность пневматического пылестружкоприемника
ВЦНИИОТ (см. рис. 76) определялась неоднократно в лаборатор-
ных и производственных условиях при различных скоростях
воздушного (всасывающего) потока в зоне резания. Кроме этого,
Всесоюзным научно-исследовательским инструментальным ин-
ститутом (ВНИИ) и Всесоюзным Центральным научно-исследова-
тельским институтом охраны труда (ВЦНИИОТ) были проведены
комплексные экспериментальные исследования этого пневма-
тического пылестружкоприемника. Определялись эффективность
улавливания стружки и пыли Э., степень обеспыливания в зоне
дыхания Эо и виброустойчивость по сравнению с нормализован-
ными резцами (с напаянной пластинкой из твердого сплава). Эти
экспериментальные исследования проводились на станке 1А62
при обработке различных хрупких материалов с режимами реза-
ния, принятыми в соответствии с нормативами.
Для отсоса была использована лабораторная установка
ВЦНИИОТ-64, обеспечивающая во входном отверстии приемника
скорость воздушного потока до 50 м/с.
Эффективность обеспыливания в зоне дыхания определялась
путем взятия проб воздуха на пыль аспиратором и аллонжем
и определения фактической запыленности Ф3 по общепринятой
методике (см. приложение 1). Результаты определения показателя
улавливания стружки и пыли Эу и показателя обеспыливания Эо
при обработке различных материалов приведены в табл. 18.
Как видно из табл. 18, при продольном точении и торцовке
серого чугуна, латуни, графита и стеклотекстолита эффективность
119
Таблица 18
Эффективность пневматического резца-пылестружкоприемника ВЦНИИОТ
Обрабатываемый материал Режим резания Эффективность улавливания стружки в пыли Эффективность обеспыливания
i и, м/мин S, мм/об t, мм 1 Масса снятого мате- риала с заготовки (?i, г Масса удаленной стпужки и пыли из зоны резания Gt. г Показатель улавлива- | нни Э =-^5- 100% У (J1 Обнаружено пыли ; в зоне дыхания Ф3, i мг/м3 1 Предельно допустимая норма мг/м' Показатель обеспыли- Ф ваиия Э, — —— 100% 0
Серый чугун НВ 150 (про- дольное точе- ние) 60 66 127 0,4 1,21 0,4 6 2 2 7980 7971 99,88 0,5 10 5
Серый чугун НВ 150 (тор- цовка) Макс. 114 0,1— 0,4 2 1933 1929 99,80 0,25 10 2,5
Латунь ЛС59-1 (продольное) точение) 380 248 223 0,2 0,2 0,8 1 5 1 1788 2400 1765 2398 98,70 99,90 0,45 10 4,5
Графит (про- дольное точе- ние) 290 89,5 89,5 0,1 0,8 0,1 0,5 0,5 5 1111 1108 99,60 0,4 10 4
Графит (тор- цовка) Макс. 250 0,1— 0,5 2 890 888 99,80 0,5 10 5
Стеклотексто- лит типа ВФТ-С (про- дольное точе- ние) 46,5 46,5 250 250 250 250 400 0,1 0,5 0,1 0,1 0,1 0,5 0,1 3 3 1 4 5 4 2 Вылета стружки практиче- ски не наблюда- лось Более 99,00 1 3 33
120
Таблица 10
Результаты сравнительных испытаний на жесткость
(виброустойчивость) резца-пылестружкоприемника ВЦНИИОТ
и стандартного резца с напаянной пластинкой твердого сплава
(державка 20X32 мм)
Режим резания Стандартный резец Резец-пылестружкопри- емник ВЦНИИОТ
Амплитуда изменения скорости, % Частота изменения скорости Амплитуда изменения скорости, % Частота изменения скорости
V = 65 м/мин s — 1,21 мм/об i — 2 мм 217 550 250 500
v= 135 м/мин s = 0,4 мм/об t = 2 мм 267 700 200 1000
v = 135 м/мин s= 0,4 мм/об t = 6 мм 233 550 190 600
Примечание. Обрабатываемый материал — серый чугун НВ 150.
удаления стружки и пыли от режущего инструмента в диапазоне
режимов резания, рекомендованных ВНИИ, была весьма высо-
кой. Величина колебалась в пределах 99,6—99,9 %, и только
при обработке латуни с подачей s = 0,2 мм/об, при v = 380 мм/мин
и t = 1 мм Эу = 98,7 %. Результаты экспериментальных иссле-
дований показали ресьма высокую эффективность применения
пневматического приемника и для обеспыливания в зоне дыхания.
Эо колебался в пределах 33—2,5 %, т. е. запыленность в зоне
дыхания была в 3—40 раз ниже предельно допустимой нормы.
Сравнительные испытания на жесткость (виброустойчивость)
стандартных резцов и резца-пылестружкоприемника ВЦНИИОТ
проводились в лаборатории резания ВНИИ на станке 1620. Для
определения жесткости резцов использовался велосиметр фирмы
«Philips», регистрирующий амплитуду и частоту изменения ско-
рости перемещения. Осциллограммы фиксировались на фото-
пленку фотоаппаратом «Старт» с выдержкой 1/30 с. Скорость раз-
вертки регистратора велосиметра принималась также равной
1/30 с. Вибрация измерялась на расстоянии 15 мм от вершины
резцов около пластинок твердого сплава.
Результаты измерений представлены в табл. 19.
Анализ результатов исследования показывает, что резец-
пылестружкоприемник ВЦНИИОТ не уступает по жесткости стан-
121
Дартному резцу с напаянной пластинкой из твердого сплава И
с сечением державки 20 х 32 мм.
Экспериментальные исследования показали, что при учете
закономерностей формообразования и направления движения
потока стружки возможно создание эффективных пылестружко-
приемников для токарных станков, работающих даже в опытном
производстве [1].
ПЫЛЕСТРУЖКОПРИЕМНИКИ ДЛЯ ФРЕЗЕРНЫХ СТАНКОВ
Проблема создания таких пылестружкоприемников решалась
применительно к пяти группам фрезерных станков:
1) горизонтально-фрезерным консольным станкам ^среднего
размера при обработке заготовок цилиндрическими и дисковыми
фрезами;
2) вертикально-фрезерным консольным станкам среднего
размера при обработке плоскостей торцовыми фрезами;
3) продольно-фрезерным станкам, предназначенным для об-
работки плоскостей торцовыми фрезами;
4) фрезерным станкам с торцовыми фрезами, предназначен-
ными для встраивания в автоматические и поточные линии;
5) зубофрезерным станкам при обработке зубчатых колес из
сильнопылящих материалов без охлаждения (текстолит и др.).
При расчете схем устройства пылестружкоприемников учиты-
вались формообразование и направление движения потока
стружки и пылевых частиц при различных условиях фрезерова-
ния, а также требования действующих норм безопасности и пра-
вил ограждения фрез.
На рис. 86 приведена схема устройства’пылестружкоприемника
ВЦНИИОТ, разработанного применительно к горизонтально-
фрезерным станкам, предназначенным для обработки изделий
цилиндрическими или дисковыми фрезами. Пылестружкоприем-
ник состоит из корпуса 1, двух крышек (щек) 4, подвески 5, на-
правляющей пластины 6, замков 3, приемного патрубка 2 и кре-
пежных деталей. Приемный патрубок 2 врезан в корпус, неразъ-
емно с ним соединен. При этом всасывающее отверстие патрубка 2
максимально приближено к зоне резания и расположено по на-
правлению движения потока стружек и пыли встречно, что обес-
печивает максимальное использование их кинетической энергии
для улавливания.
Перемещение стружки и пыли из приемника по трубопроводам
осуществляется воздухом, для чего патрубок 2 соединяется с ин-
дивидуальным или групповым вентиляционным устройством, ра-
ботающим на всасывание.
Корпус 1 конструктивно выполнен с расчетом возможности
размещения в нем фрез различного диаметра и ширины (по труп,
пам, см. МН 3611—62) и возможности, кроме обработки пло-
скостей, производить выборку пазов и отрезку. Для этого пред.
122
Рис. 86. Пневматический пылестружкоприемник
ВЦНИИОТ для цилиндрических и дисковых
фрез (схема устройства)
усмотрена регулировка положения корпуса (с приемным патруб-
ком) по отношению к оси оправки станка. Регулировка осуще-
ствляется путем перемещения подвески 5 по направляющей риф-
леной пластине 6 и закрепления ее в нужном положении болтами.
Для наблюдения за режущим инструментом и зоной резания
в крышках (щеках) 4 внизу предусмотрены прорези. Осмотр
зубьев фрезы можно также производить через вырез в нижней
левой части корпуса 1. При смене фрезы дополнительно к обычным
операциям снимается только одна крышка 4, расположенная
с фронтальной стороны станка.
Пылестружкоприемник устанавливается и закрепляется на
хоботе станка в зависимости от принятого направления вращения
фрезы. При направлении вращения фрезы против часовой стрелки
пылестружкоприемник устанавливается таким образом, чтобы
приемный патрубок 2 был расположен с правой стороны хобота
(положение на рис. 86), а при вращении фрезы по часовой
стрелке — с левой стороны хобота.
На рис. 87 показано рабочее положение пылестружкоприем-
ника ВЦНИИОТ, смонтированного на горизонтально-фрезерном
станке 6Н82Г Горьковского завода фрезерных станков.
Рассмотренное устройство проверялось на эффективность уда-
ления стружки и пыли от режущего инструмента при обработке
чугуна, бронзы, алюминия, графита и текстолита. Проверка
осуществлялась при различных режимах резания в зависимости
от оснащения фрез твердым сплавом или пластинками из быстро-
123
Рис. 87. Рабочее положение пыле-
стружкоприемника на горизонтально-
фрезерном станке Горьковского заво-
да фрезерных станков
режущей стали. Выявлено, что
для достижения высокой эффек-
тивности удаления стружки и
пыли при обработке чугуна
и алюминия необходимо создать
в зоне резания значительно
большие скорости воздушного
потока, чем при обработке
бронзы, графита и текстолита.
Это объясняется тем, что при
обработке чугуна кинетическая
энергия потока стружки и пыле-
вых частиц относительно не-
большая, а при обработке алю-
миния часть стружки прилипает
к зубьям фрезы. Для срыва алюминиевых стружек с зубьев
фрезы требуется создание значительных скоростей воздушного
потока в зоне резания.
Высокая эффективность удаления стружки и пыли при фрезе-
ровании чугуна и алюминия (Эу >> 99 % и Эо около 100 %) дости-
гается при создании во входном отверстии пылестружкоприемника
скорости воздушного (всасывающего) потока, в 2 раза превыша-
ющей транспортную скорость.
При фрезеровании бронзы, графита и текстолита примерно
такая же эффективность удаления стружки и пыли достигается
при скорости воздушного потока во входном отверстии приемника,
на 50 % превышающей транспортную скорость.
При встречном фрезеровании бронзы твердосплавным инстру-
ментом (дисковые фрезы) обычно достаточной для удаления
стружки и пыли является транспортная скорость.
Конструкция и исполнительные размеры пневматического пы-
лестружкоприемника, выполненного в двух вариантах (корпус
литой и сварной), приведены в нормали машиностроения
МН 3611—62 «Пылестружкоприемники для горизонтально-фре-
зерных консольных станков». Следует отметить, что конструкция
пылестружкоприемника для дисковых и цилиндрических фрез
(см. рис. 87) выполняет комплекс защитных функций. Это устрой-
ство исключает травмирование обслуживающего станок персонала
в случае вылета вставных резцов или разрушения дисковой фрезы;
защищает от случайного прикосновения к фрезе во время ее вра-
щения; исключает травмирование глаз и ожоги лица отлетающей
стружкой и пылью обрабатываемого материала, так как они от-
сасываются непосредственно из зоны резания. Такое направление
124
Рис. 88. Экспериментальный
пневматический пылестружко-
приемник для дисковых фрез,
закрепленных на консольном
шпинделе (схема устройства)
в решении задач безопас-
ности при проектировании
новых и модернизации
действующего парка стан-
ков является наиболее
эффективным и перспек-
тивным.
На рис. 88 показана
конструкция пневматиче-
ского щелевого приемни-
ка ВЦНИИОТ, разработан-
ная применительно к дис-
ковым фрезам, закрепляемым на консольном шпинделе. Приемник 1
выполнен в виде колена щелевого сечения в рабочей части. Он
закреплен на плите 3 болтами 5 и 6. Плита 3 крепится на рифленой
нормализованной подвеске 2. Консоль с гайкой ограждена ци-
линдрическим отростком 4 приемника 1, а фреза расположена
внутри щелевого приемника, который одновременно выполняет
роль ограждения режущего инструмента. Открытой остается
только часть фрезы, необходимая для резания. Такая конструк-
ция обеспечивает хороший обзор зубьев фрезы и места обработки.
В процессе фрезерования цилиндрический патрубок прием-
ника 1 посредством гибкого металлического рукава (на рис. 88
не показан) соединен с индивидуальным или групповым отсасы-
вающим устройством. Благодаря этому в зоне между обрабаты-
ваемой поверхностью и нижней кромкой входного отверстия
приемника создается воздушный поток, направленный во входное
отверстие пылестружкоприемника и препятствующий выбрасывав
нию стружки в предусмотренный зазор h = З-г-5 мм.
Пылестружкоприемник испытывался в лабораторных усло-
виях при обработке чугуна, бронзы, стеклопластика и сталей
быстрорежущими дисковыми фрезами D = 75 мм. Высокая эф-
фективность удаления стружки и пыли (Э у •> 99 % и Эо около
100 %) достигнута при скоростях воздушного потока во всасы-
вающем отверстии пылестружкоприемника, в 2—3 раза превы-
шающих транспортную скорость. Эффективное удаление стружки
и пылевых частиц обеспечивается при встречном и попутном фре-
зеровании, а также при вращении фрезы по часовой стрелке
и против часовой стрелки.
На рис. 89 показана схема отсоса стружки при фрезеровании
несквозной (шпоночной) канавки на трубе из нержавеющей стали
дисковой фрезой из быстрорежущей стали (и = 25 м/мин, s =
= 60 мм/мин, I — 2,5 мм). В этом случае при скорости воздуш-
125
Рис. 89. Схема отсоса стружки
при фрезеровании дисковой
фрезой:
1 — основной поток стружки; 2 —
поток переброшенной стружки
ного потока во всасыва-
ющем отверстии пыле-
стружкоприемника, в 2 ра-
за превышающей тран-
спортную скорость, до-
стигнут Эу = 99,5 %, а при
прорезании сквозной ка-
навки Эу = 90 %. В по-
следнем случае около 10% стружки просыпалось внутрь трубы
из-за прилипания к зубьям фрезы и переброса их.
Некоторые особенности конструирования пневматических при-
емников для удаления стружки при фрезеровании сталей пазо-
выми фрезами. С помощью экспериментальной установки (см.
рис. 61) и скоростной киносъемки камерой СКС-1М в лаборатор-
ных условиях изучались закономерности формообразования и
направления потока стружки, образующейся при фрезеровании
сталей пазовыми фрезами. При этом были приняты: режущий
инструмент — трехсторонняя пазовая фреза 100 х 20 мм с пла-
стинками из твердого сплава ВК8; режим резания: v = 47-н
94 м/мин, s = 23,5-н60 мм/мин, t = 1-4-12 мм. Эксперименты
проводились при фрезеровании сталей 45 и 30 без охлаждения
режущего инструмента СОЖ.
Просмотр на экране процесса формообразования и направле-
ния потока стружки, заснятого со скоростью 2000 кадров в се-
кунду и проектируемого с нормальной скоростью 24 кадра в се-
кунду, позволил вскрыть сложную картину образования основ-
ного и дополнительных потоков, схематично изображенную на
рис. 90. Начало резания в точке 1. В положении 2 уже образо-
вался элемент стружки, но он еще органически связан с обраба-
тываемой деталью. В положении 3 процесс образования стружки
закончен, и она выброшена зубом фрезы под углом ф к горизон-
тальной поверхности детали. Угол ф находится в прямой зависи-
мости от глубины резания и теоретически может быть определен
по формуле
R — t
cos Ф = —r- >
где % — радиус фрезы; t — глубина резания.
Рассмотрение на экране траектории полета стружки показы-
вает, что значительная часть стружки, отделившаяся от обраба-
тываемой детали в точке выхода зуба из контакта с обрабатыва-
емой деталью, отклоняется от направления, определяемого углом
ф, укладываясь в зону, ограниченную углом 25° (см. рис. 90).
126
Рис. 90. Схема образования потока
стружки при фрезеровании сталей
дисковыми (пазовыми) фрезами
Рис. 91. Схема двустороннего пневма-
тического стружкоприемника
ВЦНИИОТ
Исследования показали, что не каждый зуб выбрасывает
стружку в точке его выхода из контакта с обрабатываемой деталью.
Некоторая часть стружки прилипает к зубу (стружка 4) и выбра-
сывается в противоположном направлении (положение 5).
В ряде случаев стружка прочно прилипает к зубу и, совершая
с ним почти полный оборот, прижимается зубом фрезы к уже
обработанной поверхности (стружка 6) и выбрасывается в напра-
влении, указанном стрелкой. При этом на обработанной поверх-
ности остаются следы (вмятины, царапины). В некоторых случаях
стружка совершает полный оборот (стружка 7) и зубом выбрасы-
вается в точке 3 под разными углами к горизонтальной поверх-
ности. При этом траектория перемещающейся стружки более
пологая (см. траекторию стружки 7).
Масса стружки, переброшенной зубьями фрезы на левую сто-
рону (см. рис. 90), составляла 3,2—8,2 %, а в среднем 5,9 %
общей массы снятой стружки.
При фрезеровании сталей 45 и 30 на тех же режимах резания
с применением охлаждения режущего инструмента распыленной
СОЖ (1,5 %-ная эмульсия, распылитель УР-3, давление 2 ат
(196 кПа), подача распыленной СОЖ на заднюю грань зуба)
наблюдался значительно меньший переброс стружки на левую
сторону (в среднем на 34 %). При этом несколько улучшалось
качество обработанной поверхности. Стружка, снимаемая с при-
менением охлаждения инструмента распыленной СОЖ, остава-
лась сухой, удобной для пневматического удаления.
При фрезеровании сталей пазовой фрезой наблюдалась стружка
в основном трубчатой формы. Отдельные части стружки не сце-
плялись друг с другом. Скорость витания стружки в зависимости
от режимов резания колебалась от 6,2 до 8,7 м/с.
127
Для экспериментов по пневматическому удалению стружки при
фрезеровании сталей пазовыми фрезами вначале был использо-
ван нормализованный односторонний пневматический приемник
ВЦНИИОТ по МН 3611—62 (см. рис. 87), предназначенный для
отвода стружки при фрезеровании хрупких материалов и вы-
полненный на размер фрезы D = 100 мм.
При скорости воздушного ’ потока :'va в приемном патрубке,
равной 28 м/с, эффективность удаления Эу стальной стружки
от режущего инструмента составляла 84,6—88,3 %, а при vn =
= 54 м/с Эу = 96-4-96,6 %. Таким образом, несмотря на значи-
тельную скорость воздуха во всасывающем отверстии приемника,
устранить полностью переброс стружки не удалось. Дальнейшее
повышение скорости воздушного потока во входном отверстии
приемника (более 54 м/с) для увеличения его эффективности
признано нецелесообразным. Было принято решение создать дву-
сторонний пневматический приемник и испытать его при фрезе-
ровании сталей без охлаждения и с охлаждением режущего ин-
струмента распыленной СОЖ (1,5 %-ная эмульсия).
Двусторонний пневматический стружкоприемник (рис. 91) со-
стоит из корпуса 2, двух съемных крышек 4, двух приемных па-
трубков 1, тройника 7 и пластины 3. На левом патрубке 1 за-
креплено сопло распылителя 5. Это устройство посредством
нормализованной подвески 6 закреплено на консоли станка.
Тройник 7 гибким металлическим рукавом (d = 50 мм) соеди-
няется с отсасывающей установкой. Таким образом, при фрезе-
ровании сталей основной поток стружки отсасывается правым
приемным патрубком, а дополнительные потоки (переброшенные
стружки) — левым. Экспериментальная конструкция двусторон-
него стружкоприемника ВЦНИИОТ (см. рис. 91) предусматри-
вает применение охлаждения режущего инструмента распылен-
ной СОЖ с отсосом вместе со стружкой и вредных аэрозолей.
Испытание двустороннего стружкоприемника (на указанных
выше режимах резания) в лабораторных условиях показало
следующие результаты.
1. При фрезеровании сталей 45 и 30 без охлаждения режущего
инструмента СОЖ при скорости воздушного потока пп в приемном
патрубке 1, равной 16 м/с, средняя эффективность удаления
стружки равна 98 %, а при цп, равной 27 м/с, средняяэУ со-
ставляет 99,3 %.
2. При фрезеровании тех же сталей с использованием рас-
пыленной СОЖ (1,5 %-ная эмульсия) при скорости воздушного
потока в приемном патрубке 1, равной 16 м/с, средняя эффектив-
ность Эу равна 94,8 %, а при пп, равной 27 м/с, средняя Эу соста-
вляет 97,2 %. При этом выбрасывание стружки наблюдается
в момент врезания и при выходе фрезы из обрабатываемой детали.
При фрезеровании сталей с отсосом стружки из зоны резания
качество обработанной поверхности значительно повышалось
по сравнению с обработкой без отсоса. При фрезеровании
128
сталей с отсосом стружки и применением охлаждения режущего
инструмента распыленной СОЖ качество поверхности повыша-
лось еще более по сравнению с обработкой без отсоса и охлажде-
ния СОЖ-
Эффективность улавливания стружки в значительной степени
зависит от величины зазора h между приемным патрубком 1
и обрабатываемой поверхностью. Чем меньше h, тем вы-
ше Эу
Пылестружкоприемники для торцовых фрез. Эксперименталь-
ные пневматические пылестружкоприемники разрабатывались и
испытывались применительно к торцовым фрезам с вертикальной,
горизонтальной и наклонной осями вращения. При этом в основу
разработки была положена закономерность формообразования
и направления потоков стружки и пылевых частиц при соответ-
ствующих условиях фрезерования, а также ранее полученные
данные о физико-механических и аэродинамических особенностях
элементной стружки.
На рис. 92, а показана схема пневматического пылестружко-
приемника ВЦНИИОТ для торцовых фрез, используемых на
вертикально-фрезерных консольных станках среднего размера.
Приемник 2 с входным отверстием по сечению /—I в виде щели
снабжен кольцом, ограждающим фрезу, и уголком для закрепле-
ния приемника на поворотном кольце 3 винтами 7 с пружинными
шайбами.
Кольцо 3 скользяще смонтировано на втулке 6, неподвижно
прикрепленной винтами 5 к шпиндельной головке станка. Таким
образом, приемник 2 с помощью рукоятки 4 можно поворачивать
вокруг шпиндельной головки и закреплять в требуемом положе-
нии. Закрепление производится путем ввертывания рукоятки 4
в кольцо 3 до упора. Цилиндрический патрубок приемника 2
посредством съемного колена 7, шарнирно соединенного с гибким
металлическим рукавом, присоединяется к индивидуальному или
групповому отсасывающему устройству.
Для наиболее полного улавливания стружки и пылевых ча-
стиц целесообразно, чтобы нижняя кромка пылестружкоприем-
ника была расположена на 3—5 мм ниже обрабатываемой поверх-
ности. При фрезеровании хрупких материалов на современных
режимах резания (направление подачи указано на рис. 92, а)
поток стружки влетает, а мелкая пыль засасывается во входное
отверстие приемника, и далее они транспортируются воздушным
потоком, создаваемым вентилятором, к месту сбора.
Внешний вид опытного приемника, смонтированного на станке
Горьковского завода, показан на рис. 92, б. Этот приемник был
разработан применительно к торцовой фрезе D = 90 мм и имел
входное отверстие в виде щели 25 х 100 мм. Испытание его про-
водилось при обработке чугуна, латуни, бронзы и графита. При
этом во входном отверстии приемника создавались различные
скорости воздушного потока.
5 Власов А. Ф. 129
Рис. 92. Пневматический пылестружкоприемник для тор-
цовых фрез:
а — схема пылестружкоприемника; б — пылестружкоприем-
ник, установленный на станке
130
Рис. 93. Схема пневматического пылестружкоприемника для торцо-
вых фрез с горизонтальной осью вращения
Опыты показали, что при обработке чугуна достаточно высо-
кая эффективность удаления стружки и пыли (Эу > 99 % и Эо
около 100 %) достигалась при скорости воздушного потока во
всасывающем отверстии приемника, в 2 раза превышающей транс-
портную скорость стружки, а при обработке бронзы и латуни
эта скорость может быть значительно меньше, но не ниже транс-
портной скорости. Для эффективной работы пневматического
приемника при обработке графита необходимая скорость воздуш-
ного потока в приемнике в 3—4 раза больше транспортной ско-
рости крупки. Только при этом условии обеспечивается надлежа-
щее обеспыливание в рабочей зоне и исключается быстрый нарост
пылевых частиц на внутренних стенках приемника вследствие
их прилипания к стенкам.
Для торцовых фрез с горизонтальной осью вращения предло-
жен и испытан пневматический пылестружкоприемник 1, схема
которого показана на рис. 93. Приемник изготовлен цельносвар-
ным из листовой стали и предназначен для фрезы D — 250 мм.
Он по существу состоит из трех частей, выполняющих различные
функции: верхняя часть 1, выполненная в виде кожуха округлой
1 Авторы — Н. К- Андрюшин, А. Ф. Власов, В. Г. Люльченко.
5* 131
формы, в котором находится режущий инструмент, служит огра-
ждением фрезы; средняя, сужающаяся книзу часть 4 предназна-
чена для улавливания стружки и пылевых частиц, отделяющихся
от обрабатываемой детали 2, и нижняя часть, выполненная в виде
тройника 5 с патрубком 6, является начальным элементом пневмо-
транспортной системы, обеспечивающим непрерывное удаление
элементной стружки и пылевых частиц из средней части. В про-
цессе резания патрубок 6 соединен с отсасывающим устройством.
Пневматический приемник построен с учетом закономерностей
формообразования и направления стружки. Левая стенка верх-
ней части 1 вблизи входного отверстия приемника спрямлена
и снабжена эластичной (из прорезиненной ткани) пластиной 3,
а передняя кромка 7 входного отверстия приемника выполнена
выступающей.
В процессе резания обрабатываемая деталь, перемещаясь
слева направо, отгибает внутрь приемника элементы эластичной
пластины 3 и проходит над входным отверстием приемника. При
этом поток стружки и пылевых частиц устремляется в среднюю
часть приемника. Отражаясь от его наклонных стенок, стружка
и крупные пылевые частицы теряют скорость и под действием
силы тяжести опускаются вниз, попадают в зону активного дей-
ствия воздушного потока и уносятся им к месту сбора. Мелкие
пылевые частицы всасываются в приемное отверстие, так как в зоне
резания создается достаточный для этого воздушный поток.
Пневматический приемник испытывался на эффективность
удаления стружки и пыли при фрезеровании чугуна и алюмини-
евых сплавов. При этом в качестве отсасывающего устройства
использовался экспериментальный агрегат ВЦНИИОТ-62
(производительность 300 м3/ч, разрежение 200 мм вод. ст.). Ре-
зультаты испытания при обработке чугуна приведены в табл. 20.
Как видно из табл. 20, при торцовом фрезеровании серого
чугуна специальной фрезой (протяжного типа) на больших по-
дачах показатель эффективности удаления стружки и пыли 5У
колебался.в пределах 95,7—97,1 %, а при фрезеровании много-
зубой стандартной торцовой фрезой Эу = 94,9-^95,1%. В пос-
леднем случае наблюдалось некоторое искажение формы и напра-
вления потока стружки в связи с задержкой части стружки между
зубьями фрезы. В обоих случаях наблюдалось выбрасывание не-
большой части стружки (1—2 %) с правой стороны приемника
главным образом вследствие отражения от его внутренних стенок
(рикошетирования). Испытание пневматического приемника при
обработке чугуна показало высокую его эффективность в отноше-
нии обеспыливания. До применения пневматического приемника
при заданных условиях резания запыленность на рабочем месте Ф3
на уровне дыхания станочника составляла 123 мг/м3 при норме
Н3 = 10 мг/м3, т. е. показатель запыленности Эо = 1230 %
(в 12 раз выше нормы). При фрезеровании чугуна с использова-
нием пневматического приемника, при прочих равных условиях,
132
Таблица 20
Эффективность удаления стружки и пыли пневматическим приемником
(см. рис. 93) при фрезеровании чугуна
№ опыта Обрабаты- ваемый материал Режущий инструмент Режим резания (у, м/мии; s, мм/мии; t, мм) Эффективность удаления стружки и пыли Эу = ^г- 100, % Показатель обеспылива- ния в зоне дыхания эо= фз = -/100, % Нз
1 Серый чугун НВ 200 Торцовая протяжная фреза D = 250 мм (специальная) v = 56,2 s= 1000 t= 1 95,7 От 13 до 35
2 v = 56,2 s= 1000 /= 1,5 96,5
3 v = 56,2 s= 1000 /= 2 96,4
4 v = 56,2 s= 1000 /= 3 97,1
5 Многозубая торцовая фреза D = 250 мм (стандартная) v = 56,2 s= 1000 t= 1 94,9
6 v = 56,2 s= 1000 t = 1,5 95,1
7 v = 56,2 s= 1000 t= 2 95,0
8 v = 56,2 s = 1000 t= 3 95,1
запыленность на рабочем месте Ф3 колебалась в пределах 1,3—
3,5 мг/м3, а показатель запыленности в пределах 13—35 %, т. е.
запыленность в зоне дыхания была в 3—7 раз ниже предельно
допустимой нормы.
Проводилось испытание этого пылестружкоприемника и при
фрезеровании соответствующей торцовой фрезой (D = 250 мм)
алюминиевого сплава АЗВ. При режиме резания v = 1340 м/мин,
s = 1660 мм/мин и t = 1,3 мм эффективность удаления стружки
и пыли Эу составляла 85 %. Около 15 % элементной стружки
было выброшено из правой части приемника вследствие отражения
133
от его внутренних стенок. Изучая влияние скорости резания
на выбрасывание стружки из приемника в целях создания эффек-
тивного приемника для конкретных производственных условий
обработки алюминиевого сплава АЗВ, мы снизили скорость реза-
ния до v = 800 м/мин, ожидая при этом получить более высокую
эффективность улавливания. Однако результаты эксперимента
оказались совершенно неожиданными: Эу = 80 %. В этом случае
около 20 % стружки было выброшено из левой части приемника
вследствие отражения от его внутренних стенок. Объяснение этому
было найдено после сопоставления формы стружки, образующейся
при v = 1340 м/мин и v — 800 м/мин (в обоих случаях подача
и глубина резания были неизменными: s = 1660 мм/мин и t =
= 2 мм). При v = 1340 м/мин стружка хотя и имеет относительно
большую начальную скорость, но вследствие меньшей массы
и малой упругости элемента (ленточная форма) обладает относи-
тельно меньшей рикошетирующей способностью.
При v = 800 м/мин стружка имеет меньшую начальную ско-
рость, но вследствие большей массы и упругости элемента (спи-
ральная форма) обладает значительно большей рикошетирующей
способностью.
Чтобы уменьшить выбрасывание стружки, внутри приемника
справа у входного отверстия был установлен козырек-отсекатель.
В этом случае эффективность пневматического приемника при
обработке алюминиевого сплава значительно повысилась (до
95—98 %).
Для более эффективного улавливания стружки при фрезеро-
вании алюминиевых сплавов следует при конструировании прием-
ников полностью учитывать особенности формообразования и на-
правления потока стружки при принятых условиях резания.
В рассматриваемом случае вследствие значительной задержки
части стружки на зубьях фрезы поток имеет веерообразную форму,
и его направление изменяется с изменением глубины резания при
постоянных заданных v = 800 м/мин и s = 1660 мм/мин (рис. 94).
При глубине резания t = 3 мм угол задержки части стружки на
зубьях фрезы ©j = 30°, а при глубине резания t = 0,5 мм угол
задержки со2 = 55°, т. е. чем меньше глубина резания, тем больше
угол задержки стружки на зубьях фрезы при прочих равных
условиях. Этим особенностям должна соответствовать и форма
пневматического приемника. На рис. 95 показана форма прием-
ника, наиболее целесообразная для уменьшения выбрасывания
стружки вследствие рикошетирования.
Исследования показали, что при фрезеровании различных
материалов одиночным режущим инструментом в пневматическом
приемнике взаимодействуют три основных потока: поток стружки
и пылевых частиц обрабатываемого материала, воздушный поток,
создаваемый вращающимся инструментом, и всасывающий воз-
душный поток. Режущий инструмент (фреза) при современных
режима* резания создает в приемнике воздушный круговой
134
Рис. 94. Форма потока алюминиевых
стружек при различной глубине ре-
зания:
а — при t = 3 мм; б — при t = 0,5 мм
Рис. 95. Форма пневматическо-
го приемника, исключающая
выбрасывание стружки вслед-
ствие рикошетирования
поток значительной кинетической энергии, тем большей, чем
больше скорость резания и больше выступы на периферии инстру-
мента. Крупногабаритные многозубые фрезы (D > 150 мм) с ме-
ханическим креплением резцов в рассматриваемых условиях
работают подобно вентиляторам.
Поэтому при конструировании и расчете пневматических
пылестружкоприемников необходимо учитывать влияние воздуш-
ного кругового потока, создаваемого вращающимся инструмен-
том, на направление движения частиц обрабатываемого материала
внутри приемника и предусматривать меры против выноса из
приемника этим потоком легких, главным образом пылевых, ча-
стиц обрабатываемого материала.
Скорость всасывающего воздушного потока в приемнике сле-
дует принимать с таким расчетом, чтобы аэродинамические силы
всасывания были больше сил, стремящихся вынести частицы из
приемника. Целесообразно также конструировать фрезу с мень-
шими выступами на ее периферии.
Чтобы предупредить выбрасывание стружки из приемника
вследствие рикошетирования, необходимо предусматривать соот-
ветствующую форму и гладкие внутренние поверхности прием-
ника, обеспечивающие скольжение (и отражение) стружки во
всасывающий патрубок, или устраивать отсекатели (преграды)
внутри приемника, препятствующие обратному выбрасыванию
стружки.
Изложенные выше основные принципы создания эффективных
пневматических пылестружкоприемников для фрезерных станков
позволяют решать многообразные частные задачи. Так, например,
на рис. 96 показана схема пневматических пылестружкоприемни-
ков для торцовых фрез с наклонными осями вращения. Эти прием-
ники предназначены для удаления стружки и пыли от режущих
инструментов при фрезеровании чугунных блоков двигателей на
135
Рис. 96. Схема пневматических приемников для торцовых фрез с на-
клонными осями вращения
специальном фрезерном станке, входящем в состав автоматической
линии. Как видно на рисунке, входные отверстия пневматических
приемников выполнены в виде щелей с расчетом улавливания двух
потоков стружек и пылевых частиц, образующихся в связи с пре-
рывистостью обрабатываемой поверхности. В данном случае
воздушный круговой поток, создаваемый вращающимися инстру-
ментами, полезно взаимодействует с всасывающим воздушным
потоком. При смене фрез приемники могут поворачиваться на
телескопических патрубках, присоединенных в процессе резания
к отсасывающей установке.
Пылестружкоприемники для зубофрезерных станков. На рис. 97
представлен двусторонний пневматический пылестружкоприем-
ник, разработанный ВЦНИИОТ для зубофрезерных станков.
И в данном случае авторы исходили из условий и характера
формообразования и направления движения потока стружки
и пылевых частиц, а также необходимости ограждения фрезы.
Пылестружкоприемник выполнен из двух симметричных частей
1 и 3, которые в собранном положении охватывают большую часть
фрезы 2. Выходное отверстие пылестружкоприемника гибкими
рукавами 4 и тройником 5 соединяется с индивидуальным или
групповым отсасывающим устройством.
Основной поток стружки и значительная часть пыли в данных
условиях резания направлены в нижнюю часть приемника. Верх-
няя часть пылестружкоприемника выполняет вспомогательную
роль при обеспыливании.
136
Рис. 97. Двусторонний пневматический пылестружко-
приемник ВЦНИИОТ для зубофрезерных станков
Эксперименты, проведенные на втором авторемонтном заводе
(ВАРЗ) при обработке текстолитовых шестерен, показали высокую
эффективность пылестружкоприемника.
Внедрение этого устройства обеспечило снижение концентра-
ции пыли в зоне дыхания станочника с 80—90 до 2—3 мг/м3 при
предельно допустимой санитарной норме 10 мг/м3. Сократилось
и вспомогательное время, так как отпала необходимость в очистке
станка от стружки и пыли, в уборке рабочего места. Повысилась
чистота и на соседних рабочих местах.
ПЫЛЕСТРУЖКОПРИЕМНИКИ ДЛЯ СВЕРЛИЛЬНЫХ СТАНКОВ
Задача удаления пыли и стружки от сверла решалась примени-
тельно к одно- и многошпиндельным сверлильным головкам уни-
версальных, агрегатных станков и автоматических линий, спе-
циализированных для обработки хрупких материалов в серийном
и массовом производстве различных изделий машиностроения.
По результатам проведенных исследований процесса формо-
образования и направления потоков стружки и пылевых частиц
при различных условиях сверления хрупких материалов перво-
начально был предложен экспериментальный щелевой пневма-
тический пылестружкоприемник для одиночных сверл, выпол-
ненный из тонкой оцинкованной стали. В пылестружкоприем-
нике, установленном над обрабатываемой деталью, были пред-
усмотрены специальные отверстия для прохода сверла через
приемник перпендикулярно его оси симметрии. При сверлении
хрупких материалов в лабораторных условиях ВЦНИИОТ эле-
ментная стружка, двигаясь по параболическим траекториям,
входила в щелевой приемник, а при подключении его к отсасыва-
137
L
ющей установке с большой эффективностью удалялась воздушным
потоком из зоны резания.
В целях изучения взаимодействия потоков элементной стружки
и воздушных потоков внутри приемника, определения основных
его параметров, а также эффективности удаления стружки и пыли
при сверлении сквозных и глухих отверстий в хрупких матери-
алах экспериментальный приемник был изготовлен прозрачным
из органического стекла (рис. 98). Этот приемник состоит из
сменных стенок 1—4, сменных втулок 6, имитирующих кондук-
торные втулки, и патрубка 5, присоединяемого гибким металли-
ческим рукавом к отсасывающей установке.
Для исследования была применена специально разработанная
и изготовленная ВЦНИИОТ индивидуальная переносная
отсасывающая установка ВЦНИИОТ-62, имеющая следующие
основные параметры: максимальную производительность по воз-
духу 300 м3/ч, разрежение на входе 200 мм вод. ст. В этой уста-
новке был предусмотрен механизм для регулирования количества
отсасываемого воздуха и двухступенчатая очистка воздуха от
стружки и пыли: первая ступень — циклон с обратным конусом,
вторая ступень —матерчатый фильтр.
Исследования проводились при сверлении заготовок из серого
чугуна твердостью НВ 170—220, хрупких бронз, латуней и гра-
фита спиральными сверлами.
Взаимодействие потоков внутри пылестружкоприемника. Как
показали исследования, при сверлении хрупких материалов
внутри щелевого пневматического приемника взаимодействуют
три основных потока: элементной стружки и пылевых частиц,
движущихся радиально по параболическим траекториям под вли-
138
Рис. 99. Аэродинамический спектр в пылеструж-
коприемнике около сверла
янием равнодействующей 7? (трех основных сил Рд, Р,, и G); воз-
душный поток, создаваемый отсасывающей установкой и напра-
вленный параллельно оси приемника; воздушный поток, создава-
емый вращающимся сверлом. Задача состояла в том, чтобы создать
внутри приемника воздушный поток, аэродинамическая сила
которого Fa могла бы преодолеть кинетическую энергию стружки
(силу Р), движущейся в наиболее неблагоприятном направле-
нии — в сторону всасывающего отверстия (рис. 99), при этом
воздушный поток должен обеспечить устойчивое перемещение
элементной стружки и пыли из приемника к отсасывающему
устройству.
Такая задача решается при условии создания внутри прием-
ника скорости воздушного потока ит = 2,5ив, где ит — транс-
портная скорость, a vB —скорость витания наиболее тяжелой
и малопарусной стружки, образующейся при заданных условиях
сверления. В этом случае элементная стружка, движущаяся
вверх по канавкам сверла, еще до входа в'нижнее отверстие пыле-
стружкоприемника попадает в зону действия воздушного потока,
подсасываемого вокруг сверла. Этим потоком стружка прижи-
мается к сверлу, что в значительной мере препятствует прежде-
временному ее отбрасыванию от сверла. Войдя в приемник,
стружка отбрасывается от сверла центробежными силами и,
взаимодействуя с основным воздушным потоком и потоком, соз-
даваемым вращающимся сверлом, уносится к отсасывающему
устройству. Вместе со стружкой отсасывается и пыль обрабаты-
ваемого материала, находящаяся в зоне действия воздушного
потока. На рис. 99 принято L 2э 4dCB. Такая зависимость L от dCB
принята в целях выравнивания основного воздушного потока
и исключения выбрасывания отдельной стружки из всасывающего
отверстия приемника при современных режимах сверления хруп-
ких металлов, особенно цветных сплавов (бронза, латунь). Ниже
будет показано, что для полного удаления стружки и пыли при
сверлении глухих и сквозных отверстий скорость воздушного
139
потока в приемнике следует увеличивать, т. е. принимать щ. >
> 2,5пв, и тем больше, чем больше глубина сверления (во всяком
случае, при Ясв до 6dCB).
Параметры щелевых пневматических приемников. К основным
параметрам щелевых пневматических приемников, определяющим
эффективность улавливания и непрерывность удаления элемент-
ной стружки и пыли при сверлении хрупких материалов, отно-
сятся: высота пылестружкоприемника Н; ширина пылестружко-
приемника В; расстояние от оси входного отверстия (сверла) до
всасывающего отверстия L; расстояние от поверхности обрабаты-
ваемой детали до пылестружкоприемника h; диаметр отверстия
для прохода сверла,удаленного от обрабатываемой поверхности,^;
диаметр входного отверстия приемника, прилегающего к обраба-
тываемой детали, d2 (см. рис. 98).
Эти параметры зависят главным образом от диаметра сверла,
формы и размера элементной стружки, количества стружки, сни-
маемой в единицу машинного времени, и в определенной степени
от количества воздуха и скорости воздушного потока, необходимых
для непрерывного удаления стружки и пыли из приемника и из
просверливаемого отверстия.
При выборе высоты пылестружкоприемника Н исходят из
условий обеспечения свободного (без затора) прохода внутри
приемника стружки максимального размера; достижения мини-
мальной потери для работы части сверла в связи с необходимостью
его прохода через приемник; обеспечения площади поперечного
сечения приемника, необходимой для создания требуемой скорости
воздушного потока в этом сечении. Кроме того, учитываются кон-
структивные и эксплуатационные соображения — прочность при-
емника, возможность задержки и уплотнения на внутренних
стенках приемника липких пылевых частиц и др. При сверлении
хрупких металлов отправным из этих требований является пер-
вое — обеспечение свободного прохода внутри приемника
стружки максимального размера, образующейся при заданных
условиях сверления.
Зная, что наиболее крупной является стружка коническо-
спиральной формы и что максимальный ее размер (или размер
продольных обломков) равен длине режущей кромки сверла,
легко определяемой теоретически, рекомендуется принимать Н
dCB. В тех случаях, когда длина сверла не лимитируется, сле-
дует соответственно другим условиям принимать значение Н >
> с/св. К таким условиям, например, могут быть отнесены сверле-
ние текстолита и особенно стеклотекстолита, выделяющих при
обработке налипающую пыль; сверление различных материалов
сверлами малого диаметра (с/св < 6 мм).
Ширина В щелевого пылестружкоприемника определяется
главным образом из условия обеспечения необходимой скорости
основного воздушного потока в приемнике и достаточных зазоров
между сверлом и боковыми стенками приемника, обеспечивающих
140
свободное прохождение элементной стружки в выпрямленном
воздушном потоке.
Лабораторные исследования показывают, что ширину В щеле-
вого пылестружкоприемника не следует принимать меньше 3dvB
и больше &dCB, так как в первом случае возникает опасность
затора стружки между сверлом и боковыми стенками приемника,
а во втором требуется перемещать излишне большое количество
воздуха для создания необходимой^и достаточной скорости воз-
душного потока в приемнике. Оптимальная ширина В лежит
между указанными крайними пределами и определяется в зависи-
мости от характера образующихся при сверлении отходов
(стружки и пыли), а также конструктивных и эксплуатационных
условий. Расстояние от оси входного отверстия для сверла до
всасывающего отверстия L следует принимать порядка 4dCB.
Расстояние от поверхности обрабатываемой детали до пыле-
стружкоприемника h оказывает значительное влияние на эффек-
тивность отсасывания стружки и пыли из приемника и особенно
из глухих отверстий. Чем меньше это расстояние, тем выше эффек-
тивность удаления стружки и пыли. Поэтому не следует при-
нимать h больше 0,15dCB. Во всех случаях целесообразно стре-
миться привести h к нулю. Это легко может быть осуществлено,
например, при применении опускающейся на обрабатываемую
деталь кондукторной плиты, в которую встроен пылестружко-
приемник.
Диаметр отверстия dx в пылестружкоприемнике, предназна-
ченный только для прохода сверла, должен быть выполнен по
сверлу (с минимальным зазором). При значительных зазорах ме-
жду сверлом и стенками этого отверстия воздушный поток в струж-
коприемнике будет непроизводительно терять скорость. Для
создания воздушного заслона выходу стружки через это отверстие
вполне достаточно имеющегося подсоса через канавки сверла.
В отдельных случаях может быть использован один пылестружко-
приемник для сверл разного диаметра (конечно, в небольшом
диапазоне). В связи с этим значительный зазор между сверлом
и стенками рассматриваемого отверстия (при использовании
сверла меньшего диаметра) может быть оправдан. Однако в каж-
дом случае это следует обосновывать расчетом.
Диаметр входного отверстия d2 рекомендуется выбирать в за-
висимости от принятого расстояния h между обрабатываемой
поверхностью и пылестружкоприемником. При h = 0 d2 может
быть минимальным, равным d^, при максимальном значении
h — 0,15dCB d2 l,3dCB; при промежуточных значениях h d2 «
#=* l,2dCB. Следует иметь в виду, что стенка пылестружкоприем-
ника, обращенная к обрабатываемой детали, должна быть по
возможности тонкой, гладкой и жесткой; входные отверстия
в этой стенке следует зенковать изнутри, как показано на рис. 98.
Рассмотренные основные параметры щелевых пневматических
приемников являются в значительной степени общими для прием-
141
Рис. 100. Пневматический пылестружкоприемник ВЦНИИОТ для
вертикально-сверлильных станков:
а — схема приемника; б — внешний вид на станке
ников к одно- и многошпиндельным сверлильным головкам.
В последнем случае ширина приемника В определяется в зависи-
мости от количества и расположения сверл. При проектировании
таких приемников следует учитывать также рядность сверл.
Приемники для различных условий сверления хрупких мате-
риалов. Результаты проведенных экспериментальных исследо-
ваний использованы при разработке опытных щелевых пневма-
тических пылестружкоприемников для различных условий свер-
ления хрупких металлов и неметаллических материалов.
На рис. 100 показаны принципиальная схема и внешний вид
опытного щелевого пылестружкоприемника ВЦНИИОТ для вер-
тикально-сверлильных станков х.
Пылестружкоприемник состоит из сменной приемной головки,
криволинейного патрубка, соединенного с телескопическими
трубами, и колена, присоединяемого гибким рукавом к от-
сасывающей установке. Труба 1-я закреплена неподвижно на ста-
нине станка, а труба2-я —подвижно посредством вилки и обоймы.
Вилка вместе с трубой 2-й может перемещаться вдоль станины
станка и закрепляться в нужном положении барашком с_ рифле-
ной шайбой.
1 Приемник разработан автором книги при участии инженера М. В. Бой-
ковой.
142
В рабочем положении приемник повернут против часовой
стрелки до упора. В нерабочее положение приемник приводится
поворотом его вокруг оси трубы по часовой стрелке. Сменная
приемная головка соединена с криволинейным патрубком
телескопически и в положении, обеспечивающем соосность сверла
и входного отверстия в приемнике, закрепляется винтом (на
рис. 100 не показан).
При специализации вертикально-сверлильных станков для
обработки хрупких материалов в серийном и массовом производ-
стве требование максимального приближения диаметра отверстия
к диаметру сверла легко выдержать. Для работ же, связанных
с применением сверл разного диаметра и частой их сменой, при-
ходится использовать набор сменных головок и, в целях сокраще-
ния их количества, несколько отступать от требований, предъ-
являемых к отверстию db компенсируя это отступление соответ-
ствующим увеличением скорости воздушного потока в приемнике.
Положительные результаты удаления пыли и стружки от сверл
получены, например, при сверлении серого чугуна на станке
модели 2Б118. Для сверл диаметром 5—18 мм, применяемых на
этом станке, были приняты следующие четыре сменные головки:
для сверл диаметром 5—7 мм головка с отверстием d± = 7,5 мм,
для сверл диаметром 7—10 мм головка с отверстием dx = 10,5 мм,
для сверл диаметром 10—14 мм головка с отверстием dr = 14,5 мм
и для сверл диаметром 14—18 мм головка с отверстием dx =
= 18,5 мм. При этом для обеспечения эффективной работы всех
сменных головок пневматического приемника скорость воздушного
потока в приемнике была увеличена на 15 % по сравнению с рас-
четной скоростью для dx dCB. Для экспериментальных целей
сменные приемные головки изготовлялись из стали и прозрач-
ными — из органического стекла.
Ниже на примере щелевого приемника показано, какое боль-
шое значение имеют требования, предъявляемые к размерам di,
d2 и к зазору h, особенно для многошпиндельных головок с после-
довательным расположением сверл.
На рис. 101 показан опытный двухсекционный щелевой прием-
ник к четырехшпиндельной сверлильной головке, предназначен-
ной для удаления стружки и пыли при сверлении серого чугуна
в довольно редком случае сверления с подачей сверла снизу вверх.
Испытания этого приемника проводились в лаборатории стан-
ков СК.Б-1 Минстанкопрома на специальном стенде, позволяющем
изменять величины h и d2 при d1 dCB. Обрабатывался чугун
МСЧ 32-52 сверлом d = 18 мм, оснащенным пластинкой из
твердого сплава. Режим резания: v — 56,5 м/мин, s = 0,2 мм/об.
Цель экспериментальных исследований: проверка принятых раз-
меров^ опытного приемника, определение эффективности улавли-
вания и отсоса пыли и стружки непосредственно от сверл, а также
установление оптимальных размеров d? и h для заданных условий
сверления,
143
Рис. 101. Схема опытного пылестружкоприемника для четырех-
шпиндельной сверлильной головки
При экспериментальных исследованиях измерялась скорость
воздушного потока в точках 1, 2 и 3 (см. рис. 101). Для отсоса
была применена лабораторная отсасывающая установка
ВЦНИИОТ со следующими регулируемыми параметрами: раз-
режение на входе 80 мм вод. ст., производительность по воздуху
100 м3/ч. Установка должна была обеспечить пт = 2,5 vB = 25 м/с
в приемнике. Результаты экспериментальных исследований пред-
ставлены в табл. 21.
Анализируя данные табл. 21, нетрудно видеть, что при ука-
занных параметрах отсасывающей установки наибольшая (весьма
высокая) эффективность удаления стружки и пыли от сверл
(99,9 %) получена при h == 0. В этом случае наблюдалось устой-
чивое удаление стружки и пыли из приемника.
Однако по заданию требовался зазор h между поверхностью
обрабатываемой детали и приемником для свободного прохода
детали над приемником и в связи со значительным допуском на
размер детали. Результаты удаления стружки и пыли при различ-
ных значениях h и d2 показывают, что наибольшая эффективность
удаления (99,59 %) получена при h = 2 и d2 = 28 мм. Неплохие
результаты (99,22 %) получены при h = 4 мм и d2 = 28 мм.
Однако при этом наблюдалось неустойчивое удаление части
стружки от первого ряда сверл вследствие сильного уменьшения
скорости воздушного потока Wj в точке 1 (см. рис. 101). В этой
точке скорость воздушного потока в некоторых случаях была
даже меньше скорости витания стружки.
Из табл. 21 видно, что по мере увеличения h, при прочих
равных условиях, эффективность удаления стружки уменьшалась;
по мере увеличения d2 (при h =2, 4 и 6 мм) хотя и увеличивалась
144
Таблица 21
Зазор между обрабатываемой деталью и пыле- стружкоприем- ником ftj, мм Диаметр вход- ного отверстия пылестружко- приемника d2, мм Количество стружки, уда- ленной при отсасывании, % Скорость воздуха в приемнике, м/с
ft v2
20
22
0 24 99,90 23 25 26
26
28
20 98,20 16 24
22 99,38 14
2 24 99,26 12 26
26 99,61 10
28 99,59 8 20
20 91,40 13 22
22 95,55 10
4 24 93,75 10 26
26 97,77 8,5
28 99,22 7 18
20 74,34 12 20
22 81,05 10
6 24 89,68 9 26
26 91,00 8
28 96,10 6 17
эффективность улавливания (вследствие особенностей формообра-
зования стружки и направления ее движения при сверлении
снизу вверх), но значительно уменьшалась скорость воздушного
потока в точке 1, и приемник работал с некоторым засорением
вблизи всасывающего отверстия. Очевидно, что для создания
эффективно работающего приемника при зазоре h =2ч-4 мм
необходимо было создать скорость воздуха в точке 1 порядка
ит = 2,5ив, т. е. 25 м/с, и не меньшую скорость в точках 2 и 3.
Для обеспечения этого следовало несколько изменить форму
и размеры обеих секций приемника в плане, выполнив их рас-
ширяющимися от всасывающего отверстия (сохранив размер
55 мм у всасывающего отверстия), и увеличить производитель-
ность отсасывающей установки до получения соответствующих
скоростей воздушного потока в точках 1, 2 и 3 (см. рис. 101).
На рис. 102 показана схема щелевого двухсекционного прием-
ника ВЦНИИОТ для восьмишпиндельной сверлильной головки,
работающей с подачей сверл сверху вниз. Щелевой приемник 1
расположен между кондукторной плитой 2 и обрабатываемой
деталью 3. Он жестко прикреплен винтами (на чертеже не пока-
заны) к нижней поверхности кронштейна с кондукторной плитой.
По конструктивным соображениям его патрубок D, который по-
средством рукава присоединяется к отсасывающему устройству,
145
отогнут вниз. Приемник выполнен в соответствии с основными
требованиями, предъявляемыми к щелевым приемникам: Н —
= l,2dCB; h = 0,ldCB; dr = l,ldCB; d2 = l,2dCB; L 3dCB; =
= 3dCB.
В данном случае приняты следующие соотношения между
площадями сечения различных элементов приемника: F1=Fi —
= bH-,F3=^- = 2F1.
В сечении Fa транспортная скорость воздушного потока г>т =
= 2,5vB, где vB — наибольшая скорость витания элементных
стружек.
Рис. 102. Схема щелевого двухсекционного приемника для
восьмишпиндельной сверлильной головки (ВЦНИИОТ)
146
Рис. 103. Односекционный приемник для восьмишпиндельной сверлильной
головки:
1 — приемник; 2 — кондукторная плита; 3 — обрабатываемая деталь
На рис. 103 показано другое, более простое конструктивное
решение щелевого приемника для указанных выше условий свер-
ления. Приемник выполнен односекционным, с патрубком для
присоединения к отсасывающему устройству, отогнутым вверх.
Основные параметры те же. В данном случае принято: 7? = 8Я;
Ft = ЬН = F2 = —. Транспортная скорость воздушного потока
vT = 2,5vB в обоих сечениях одинакова.
Во многих случаях щелевые пневматические приемники целе-
сообразно встраивать в кондукторные плиты. На рис. 104 показан
пример такого решения для сверления отверстий группой сверл,
расположенных в один ряд, в заготовках, не имеющих других
вертикальных отверстий. В данном случае заготовка 5 переме-
щается периодически на шаг справа налево. В момент перемещения
заготовки кондукторная плита 7 вместе с приемным патрубком 2
находится в верхнем положении, а в момент сверления опущена
на деталь (положение, показанное на чертеже). Кондукторная
плита 1 имеет П-образное сечение и по существу выполняет роль
147
Рис. 104. Щелевой пневматический
приемник, встроенный в кондук-
торную плиту (исполнение 1)
приемника, а патрубок 2,
вмонтированный в кондук-
торную плиту, как показано
на рис. 104, отводит струж-
ку и пыль в нужном напра-
влении. Основные параметры
приемника те же, что были
указаны выше. Дополнитель-
ными являются: t2 = 3dCB;
t2 < tp, с = dCJS; В —в за-
висимости от конструктивных
особенностей сверлильной
головки; L = 6dCB ~ 8d(.„;
b = 4dCB 6drB; R 8Н.
Соотношение площадей сече-
ния отдельных элементов
приемника
nD2
~4~’
р1 = щ = F2=
где Fx — сечение щели кондукторной плиты; Р2 — сечение от-
водящего патрубка 2.
На рис. 105 показан встроенный в кондукторную плиту пневма-
тический щелевой приемник для сверления группы отверстий
многорядно расположенными сверлами в заготовках, имеющих
другие вертикальные отверстия. В данном случае кондукторная
плита неподвижна. Указанные условия обязывают предусматри-
вать зазор h между поверхностью обрабатываемой детали 1 и ниж-
ней поверхностью приемника 2, необходимый для перемещения
заготовки.
Отличительными особенностями этой кондукторной плиты-
приемника 1 являются: П-образное поперечное сечение с наклон-
ной продольной щелью, что обусловлено большим количеством
стружки, проходящим через сечение ///—///; наличие дна у кон-
дукторной плиты-приемника, обеспечивающего эффективное (без
потерь) использование воздушного потока, создаваемого внутри
приемника (при заданных условиях сверления). Для того чтобы
тонкое дно приемника не прогибалось, предусмотрены распорные
вкладыши 3.
Основные параметры пылестружкоприемника соответствуют
ранее указанным общим требованиям. Из дополнительных сообра-
1 Авторы — Н. К. Андрюшин, А. Ф. Власов, В. Г. Люльченко.
148
Рис. 105. Щелевой пневматический приемник, встроенный в кон-
дукторную плиту (исполнение 2)
жений необходимо учесть, что вследствие подсоса воздуха из
отверстий и частично через канавки сверл скорость воздушного
потока внутри приемника будет неодинакова — максимальная
скорость будет в сечении III—III и минимальная — в сечении
I—I. Некоторое выравнивание скоростей будет происходить
вследствие разных площадей в указанных сечениях, однако из-за
небольшого уклона щели (например, Н — l,5dCB при Н1 = dCB)
этого может оказаться недостаточным. Для эффективной и устой-
чивой работы пылестружкоприемника нужно создать необходи-
мую транспортную скорость воздуха во всех сечениях и прежде
всего в сечении I—I.
Экспериментальные исследования эффективности щелевых
пневматических приемников. Прежде чем осветить результаты
исследований по определению эффективности щелевых пневмати-
ческих приемников для сверлильных станков, следует отметить
некоторые особенности процесса резания спиральными сверлами.
Сверло работает в сплошной массе металла и обычно изолировано
от внешнего влияния воздуха, а горячая стружка (во всяком
случае до момента выхода из просверливаемого отверстия) нахо-
дится в соприкосновении со сверлом и обрабатываемым матери-
алом. Вследствие этого разница между температурой инструмента
и обрабатываемой деталью при сверлении значительно меньше,
чем, например, при точении.
Сверло работает в более тяжелых температурных условиях.
Наблюдения автора показали, что при сверлении глухих отвер-
149
стий в заготовках из серого чугуна около 4 % горячей стружки
находится в контакте со сверлом до выхода последнего из отвер-
стия и около 96 % горячей стружки окружает его на поверхности
обрабатываемой детали в процессе сверления г.подачей сверху
вниз.
В аналогичных температурных условиях работает сверло
и при сверлении сквозных отверстий. Однако в этом случае при
выходе сверла из просверленного'сквозного отверстия около 7, %
стружки и пылевых частиц высыпается из отверстия вниз. Во всех
опытах по сверлению сквозных отверстий в чугуне без отсоса при
выходе вершины сверла из обрабатываемого материала прежде
всего выдавливался «пятачок», затем по мере углубления сверла
высыпалось около 4 % стружки и пыли, а при обратном ходе
сверла с поверхности обрабатываемой детали просыпалось в сквоз-
ное отверстие еще около 3—4 % стружки и пыли.
Из сказанного выше можно сделать следующие выводы: 1) при
определении эффективности отсасывания стружки и пыли от сверл
с. помощью щелевых пневматических приемников следует раз-
дельно рассматривать сверление глухих и сквозных отверстий;
2) эффективное отсасывание стружки и пыли от сверл не только
решает задачу улучшения санитарно-гигиенических условий труда
станочников и способствует решению ряда экономических задач,
связанных с улучшением работы станков и линий, с сокращением
расходов на уборку станков от стружки и пыли, но и способствует
улучшению условий работы сверл.
Экспериментальные исследования эффективности щелевых
пневматических приемников проводились главным образом при
сверлении чугуна, графита, хрупких бронз и латуней. При этом
были приняты следующие общие методические положения: на
основе установленных ранее параметров изготовлялись макеты
опытных пневматических приемников для конкретных условий
сверления одно- и многошпиндельными сверлильными головками;
определение их эффективности производилось прежде всего при
скоростях воздушного потока в приемнике ит — 2,5пв, а затем на
основе полученных результатов решался вопрос о целесообраз-
ности увеличения скорости воздушного потока.
За критерий оценки эффективности удаления стружки и пыли
от сверл принимались показатели Эу и Эо. При сверлении сквоз-
ных отверстий одиночными сверлами изготовлялись ступенчатые
заготовки с высотой ступеньки t, равной 0,5йсв и d..B. Стружки
и пылевые частицы, не удаленные при сверлении с отсосом, вы-
падали в приемную коробку (рис. 106) и затем взвешивались для
определения Э...
Для определения Эу при сверлении глухих отверстий произ-
водилось сверление обычной плоской заготовки на определенную
глубину по ограничителю подачи сверл. Стружка и пыль, не уда-
ленные отсосом, извлекались из отверстия и также взвешивались
для определения Э... Показатель Эо определялся путем анализа
150
t =0,5dce
//.'//-'7//////////77^7/////////7/7777,
Рис. 106. Схема экспериментальной установки для
определения эффективности пневматических пыле-
стружкоприемников
проб воздуха, взятых на уровне дыхания станочника по стандарт-
ной методике (см. приложение 1).
Для проведения исследований были использованы передвижная
отсасывающая установка ВЦНИИОТ-62 (L — 300 м3/ч и разреже-
ние 200 мм вод. ст.) и отсасывающая установка ЗИЛ-900 (L
800 м3/ч и разрежение ~220 мм вод. ст.).
Эффективность щелевых пневматических приемников при свер-
лении глухих отверстий в чугуне. Экспериментальные исследо-
вания проводились вначале в лаборатории резания ВЦНИИОТ
на вертикально-сверлильных станках 2Б118 и 2А125, а затем
в лаборатории станков СКБ-1 на вертикально-сверлильном станке
2А135, радиально-сверлильном станке 253 с использованием
восьмишпиндельной насадной головки и на специальном восьми-
шпиндельном сверлильном станке с горизонтальной осью враще-
ния системы BROOKE х.
Результаты исследования эффективности щелевых пневма-
тических приемников, проведенного при сверлении глухих отвер-
стий одиночными спиральными сверлами из стали Р18 (dCB =
= 12 мм и dCB =25 мм), представлены в табл. 22 и 23 и графиком
(рис. 107).
1 Отработка опытных приемников и экспериментальные исследования
производились автором книги совместно с В. Г. Л отьченко и Н. К- 1 Андрю-
шиньрм.
151
Рис. 107. Влияние глубины сверле-
ния на эффективность удаления
стружки при сверлении глухих от-
верстий
Исследования показали,что
при сверлений глухих отвер-
стий спиральными сверлами
d = 12 и d = 25 мм на задан-
ных режимах резания с ис-
пользованием нормальных ще-
левых пневматических прием-
ников, скорость воздушного по-
тока в которых ит = 2,5ив,
элементные стружки и пылевые
частицы, вышедшие из канавок
сверла, полностью удалялись
из зоны резания. Отсасывалось
также значительное количество стружки и пыли из глубины про-
сверливаемого отверстия. Общая эффективность удаления струж-
ки и пыли от сверл Эу при dCB = 12 мм и глубине сверления
до 5dCB (см. табл. 22) колебалась в пределах 100—98,25 %, а при
Таблица 22
Результаты определения эффективности удаления стружки и пыли щелевыми
пневматическими приемниками при сверлении глухих отверстий в чугуне
твердостью НВ 228, <ZcB — 12 мм = 20 м/мин, s = 0,12 мм/об, глубина
сверления в—60 мм)
Глубина сверления, мм 6 12 18 24 30 36 42 48 54 60
Масса отделя- ющейся стружки, г 4,9 9,8 14,7 19,6 24,5 29,4 34,3 39,2 44,1 49,0
Количество оста- вшейся стружки в отверстии без от- соса, г 0,17 0,30 0,40 0,58 0,78 1,27 1,27 1,55 1,75 1,95
Количество оста- вшейся стружки в отверстии с отсо- сом, г 0 0 0,10 0,17 0,25 0,45 0,46 0,55 0,75 0,86
Эффективность уда- ления стружки Эу, % 100 100 99,3 99.1 99,0 98,5 98,7 98,6 98,3 98,25
Эффективность обеспыливания Эо 0,25/73
152
Таблиц а’ 23
Результаты определения эффективности удаления стружки и пыли щелевыми
пневматическими приемниками при сверлении глухих отверстий в чугуне
твердостью НВ 228, dCE = 25 мм (V = 20 м/мин, s = 0.12 мм/об, глубина
сверления 12,5—100 мм)
Глубина сверления, мм 12,5 25,0 37,5 50 62,5 75 87,5 100
Масса отделяющейся стружки, г 43 86 129 172 215 268 311 354
Количество оставшейся стружки в отверстии без отсоса, г 1,0 3,6 7,0 9,3 10,0 12,2 15,3 18,1
Количество оставшейся стружки в отверстии с от- сосом, г 0 0 0 0,02 1,97 3,20 4,04 5,31
Эффективность удаления Эу, % 100 100 100 99,99 99,08 98,8 98,7 98,5
Эффективность обеспыли- вания Эо 0,25Я3
dCB = 25 мм и глубине сверления до 4dCB (см. табл. 23) Эу = 100ч-
-т-98,5 % в зависимости от глубины сверления. Эффективность
обеспыливания Эо в обоих случаях составляла 0,25Я3, т. е.
в 4 раза ниже предельно допустимой санитарной нормы (10 мг/м3).
График (рис. 107), построенный по данным табл. 22 и 23, на-
глядно показывает характер изменения Эу в зависимости от глу-
бины сверления и диаметра сверла. При dCB = 25 мм и прочих
равных условиях эффективность удаления стружки и пыли была
значительно выше, чем при сверлении глухих отверстий dCB —
= 12 мм.
Следует отметить, что эффективность удаления стружки и пыли
из глухих отверстий'во всех случаях может быть повышена путем
создания скорости воздушного потока в щелевом приемнике,
превышающей нормальную транспортную скорость vT. В ряде
случаев, особенно когда это вызывается технологическими со-
ображениями или требованиями охраны труда, целесообразно
создавать повышенные скорости воздушного потока в прием-
нике.
При сверлении глухих отверстий с использованием щелевых
пневматических приемников изучалось также влияние величины
подачи s и расстояние h от обрабатываемой поверхности до прием-
ника на эффективность удаления стружки и пыли от сверл.
Результаты этих экспериментальных исследований предста-
влены в табл. 24.
153
Таблица 24
Влияние величины подачи s и расстояния й на эффективность удаления стружки
при сверлении глухих отверстий в чугуне твердостью НВ 178, dcB = 25 мм
Расстояние, мм 0 2
Режим резания V, м/мин 15,5 15,5
S, мм/об 0,11 0,2 0,32 0,11 0,2 0,32
Глубина сверления, мм ; 60 60
Количество стружки, отделяющейся при сверлении, г 218 218
Количество стружки, оставшейся в от- верстии, г 4,2 3,3 2,1 8,2 4,6 3,1
Эффективность удаления’стружки Эу, % 98,1 98,5 99,1 96,3 97,8 98,6
Расстояние, мм 4 6
Режим резания V, м/мин 15,5 15,5
S, мм/об 0,11 0,2 0,32 0,11 0,2 0,32-
Глубина сверления, мм 60 2 60
Количество стружки, отделяющейся при сверлении, г 218 218
Количество стружки, оставшейся в от- верстии, г 8,3 6,4 6,1 10,6 9,3 8,7
Эффективность удаления стружки Эу, 96,2 97,2 97,2 95,2 95,8 96,0
154
Рис. 108. Экспериментальные установки для удаления
стружки и пыли при сверлении вертикально расположен-
ными сверлами:
а — пылестружкоприемник на радиально-сверлильном станке
с многошпиндельной головкой; б — пылестружкоприемник на
агрегатно-сверлильном станке </ — кондукторная плита, 2 —
приемник)
Как видно из табл. 24, по мере увеличения подачи s эффектив-
ность удаления стружки Эу значительно увеличилась при всех
принятых значениях h. С увеличением h Эу, как это было показано
раньше, значительно снижалась. При экспериментах замечено
также некоторое положительное влияние скорости резания на
удаление стружки из канавок сверла. Чем больше скорость реза-
ния, тем легче отсасывается стружка из просверливаемого отвер-
стия.
Экспериментальные исследования эффективности щелевых
пневматических приемников проводились и при групповом свер-
лении в различных группировках сверл по количеству (до восьми
сверл) и соотношению диаметров (6—12 мм), а также при различ-
ных скоростях воздушного потока в приемнике vT = 2,5vB и раз-
личном расположении сверл (вертикальное и горизонтальное).
Экспериментальные установки для группового сверления
чугуна с пневматическим щелевым приемником показаны на
рис. 108, я и б. В данном случае щелевой приемник был встроен
в кондукторную плиту 2 (рис. 108, а), закрепленную посредством
стоек 4 на плите 7. Для изменения расположения сверл разного
диаметра предусматривался набор соответствующих сменных кон-
дукторных втулок 1. Заготовка 3 неподвижно закреплялась на
плите 5, имеющей прорези 6 для перемещения на следующий ряд
сверления и закрепления в новом положении болтами. Отводящий
155
Рис. 109. Экспериментальная установка для удаления
сверлении горизонтально расположенными сверлами:
1 — пневматический приемник; 2 — отводящий патрубок
стружки и пыли при
патрубок 8 соединялся при помощи гибкого металлического ру
кава с регулируемой отсасывающей установкой ВЦНИИОТ-62.
Такая конструкция лабораторной установки позволяла быстро
налаживать соответствующую комбинацию сверл, максимально
использовать заготовку, а также извлекать стружку и пыль,
оставшиеся в глухих отверстиях, путем освобождения плиты 5
от закрепляющих болтов и опрокидывания ее на лист бумаги.
Результаты экспериментальных исследований при сверлении
глухих отверстий в чугуне НВ 170 одновременно шестью сверлами
d = 8 мм и восемью сверлами разного диаметра (три сверла
d — 6 мм, три сверла d = 8 мм, два сверла d = 12 мм при макси-
мальной высоте щелевого приемника Н = 12 мм) показали доста-
точно высокую эффективность удаления стружки и пыли от сверл.
В наших опытах группового сверления глухих отверстий в чугуне
на глубину от JCB до 3dCB эффективность удаления составляла
соответственно 100—98,5 %, а при сверлении на глубину от ЗДВ
до 5dCB соответственно была 98,6—98 %, т. е. приближалась
к эффективности при сверлении одиночными сверлами. Следует
отметить, что в этом случае в щелевом приемнике создавалась
скорость воздушного потока, в 2 раза превышающая обычную
(пт = 2,5ов), т. е. и,г = 5ив при зазоре между приемником и обра-
батываемой заготовкой h = 1 мм.
Аналогичные результаты удаления пыли и стружки от режу-
щих инструментов получены при испытании в лабораторных
156
Рис. ПО. Влияние глубины сверле-
ния иа эффективность удаления струж-
ки (сверление сквозных отверстий)
и производственных условиях
щелевого пылестружкоприем-
ника, выполненного для агре-
гатно-сверлильных станков
(рис. 108, б).
Исследования эффективно-
сти щелевых пневматических
приемников при групповом
сверлении глухих отверстий
горизонтально расположенными
сверлами (шесть сверл dcp =
= 8 мм, ит = 5пв) показали
примерно те же результаты, что
и при групповом сверлении в чугуне глухих отверстий вертикально
расположенными сверлами (рис. 109). Эффективность удаления
колебалась от 100 до 98 % в зависимости от глубины свер-
ления.
0,5 1 1J5 2 2Д 3 3,5 4 4,5 5
ГлуНина сверления,выраженная через dcg
Эффективность щелевых пневматических приемников при свер-
лении сквозных отверстий в чугуне. Эффективность определялась
в различных условиях сверления заготовок из серого чугуна:
одиночными вертикально расположенными сверлами с подачей
сверху вниз и группой вертикально и горизонтально располо-
женных сверл. При этом использовались экспериментальные
установки, показанные на рис. 106, 108, 109.
Ниже для сопоставления приведен график зависимости Эу
от глубины сверления (рис. ПО), построенный по эксперименталь-
ным данным, полученным в условиях, полностью соответству-
ющих условиям, в которых была определена Эу при сверлении
глухих отверстий одиночными сверлами (см. .табл. 22, 23 и
рис. 107). При изучении графика прежде всего обращает на себя
внимание парадоксальное на первый взгляд явление: с увеличе-
нием глубины сверления эффективность удаления стружки и
пыли возрастает и достигает максимума (в наших опытах) при
глубине сверления 3dcc. При дальнейшем увеличении глубины
сверления до 5dCB величина Эу практически не изменялась.
В рассматриваемом случае' для dCB = 12 мм минимальная
Эу = 98,2 % отмечена при глубине сверления 0,5dCB, а макси-
мальная Эу — 99,5 % при глубине сверления 3dCB. Для d.B =
= 25 мм минимальная Эу = 98,4 % отмечена также при глубине
сверления 0,5с/..,,, а максимальная Эу = 99,8 % при глубине свер-
ления 3dCB. Из рис. ПО видно, что эффективность удаления
стружки и пыли при dCB = 25 мм при прочих равных условиях
несколько выше, чем при Дв — 12 мм. Эго можно объяснить боль-
шим сопротивлением меньшего отверстия.
157
Таблица 25
Эффективность пневматических приемников при сверлении сквозных отверстий
в чугуне НВ 170 шестью вертикальными сверлами d = 8 мм (t> = 20,8 м/мин,
s = 0,15 мм/об, от = 5ов)
Группа
сверл
по два
сверла
в группе
Количество неудаленной
стружки, г, при опытах
Средняя
масса
1 2 3 4 из че-
тырех
опытов
я
£ к
5 =
5 я
S- Д>
л. 5
Эффек-
тивность
обеспы-
ливания
I
II
III
24
32
40
17,8
23,6
29,6
0,080
0,150
0,210
0,120
0,135
0,200
0,135
0,150
0,140
0,145
0,160
0,275
0,120
0,149
0,206
99,34
99,37
99,31
0,32Я3
Итого
71,0 0,440 0,455 0,425 0,580
0,475 99,34
Рост же эффективности удаления стружки и пыли по мере уве-
личения глубины сверления объясняется наличием «пятачка»,
выдавливаемого при выходе вершины сверла из нижней поверх-
ности обрабатываемой детали. Вместе с пятачком выпадает и не-
сколько крупинок чугуна. Пятачок и крупинки для данных усло-
вий резания и физико-механических свойств обрабатываемого
материала являются почти постоянными по массе. Они отделяются
в центре, ниже сверла, и не могут отсасываться через канавки
сверла, так как последние в этот момент еще закрыты снизу сплош-
ным металлом. В следующий момент движения сверла вниз его
канавки приоткрываются, и стружки и пылевые частицы начи-
нают отсасываться вверх по канавкам сверла в приемник. В это
время пятачок и крупинки, выпавшие из центра отверстия, на-
ходятся уже вне зоны действия воздушного потока. Так как для
данных условий сверления масса пятачка и первых выпавших
из центра отверстия крупинок почти постоянна, то при небольшой
глубине сверления она составляет значительный процент к массе
всего снятого металла, а при увеличении глубины резания удель-
ное значение пятачка и крупинок значительно уменьшается, т. е.
растет эффективность удаления.
Результаты экспериментальных исследований по определению
эффективности пневматических приемников при групповом свер-
лении сквозных отверстий вертикально расположенными сверлами
(подача сверху вниз) представлены в табл. 25. В этом случае
заготовка 3 (см. рис. 108, а) была выполнена ступенчатой для
получения различной глубины сверления по группам сверл (шесть
сверл d — 8 мм).
Как следует из табл. 25, общая эффективность удаления
стружки и пыли в данных условиях сверления и отсоса была
весьма высокой — 99,34 %. Практически такая же Эу была и по
158
Таблица 26
Эффективность пневматических приемников при сверлении сквозных, отверстий
в чугуне НВ 170 шестью горизонтальными сверлами d = 8 мм (о == 16,3 м/мин,
s = 0,15 мм/об, глубина сверления 40 мм, и-, = 5vB)
Общая масса стружки и пыли от шести сверл, г Количество неудаленной стружки, г при опытах Сред- ние зна- чения
1 2 3 4 5
88,8 0,250 0,210 0,360 0,900 0,480 0,440
Эффективность удаления стружки Эу, 99,72 99,76 99,59 99,00 99,46 99,51
Эффективность обеспыливания Эо 0,2//3
группам сверл. Эффективность обеспыливания Эо в рассматрива-
емом случае сверления чугуна с пневматическим приемником
составляла 0,32Н3, т. е. запыленность была в 3 раза ниже пре-
дельно допустимой нормы. Незначительное пылеобразование в дан-
ном случае имело место главным образом в связи с частым извле-
чением (вытряхиванием) стружек и пыли из отверстий заготовки
для определения Эу.
Следует отметить наблюдавшееся весьма устойчивое и полное
удаление стружки и пыли из стружкоприемника, что еще раз
подтверждает целесообразность создания в ряде случаев скорости
воздушного потока в приемнике ит > 2,5ив.
Результаты исследования эффективности удаления стружки
и пыли щелевыми приемниками при сверлении сквозных отвер-
стий группой горизонтально расположенных сверл (шесть сверл
d = 8 мм) в чугуне НВ 170 представлены в табл. 26. Эти исследо-
вания носили проверочный характер и проводились на специаль-
ном горизонтально-сверлильном станке фирмы BROOKE, обору-
дованном опытным щелевым приемником (см. рис. 109).
Как видно из табл. 26, во всех пяти опытах получена высокая
эффективность удаления стружки и пыли (Эу >99 %). Только
в опыте 4 эффективность Эу = 99 %, что объясняется значитель-
ным скалыванием чугуна на выходе сверла из отверстия. Средняя
эффективность удаления стружки и пыли от сверл при принятых
условиях опытов составила 99,51 %. Эффективность обеспылива-
ния Эо равна 0,2/73, т. е. концентрация пыли в зоне дыхания
в 5 раз ниже предельно допустимой нормы.
Экспериментальные исследования эффективности щелевых
пневматических приемников при сверлении графита. Обработка
заготовок из графита режущими инструментами и, в частности,
сверление отверстий довольно часто встречаются в практике
промышленных предприятий. Наши исследования касались ча-
159
Рис. 111.5 Влияние^'глубины
сверления на эффективность
удаления стружки и пыли
щелевым пневматическим
приемником (отверстия глу-
хие, d = 5 мм, глубина
сверления до 8d, v =
= 17,3 м/мин, s= 0,15 мм/об
t>T = 4vB)
стного случая удаления стружки и пыли при сверлении глухих
отверстий в заготовках из графита вертикально расположенными
сверлами d = 5 мм при глубине сверления 40 мм.
Проводились эксперименты, имеющие конечной целью обору-
дование специальных пятнадцатишпиндельных агрегатно-свер-
лильных станков эффективными отсосами.
Исследования были начаты с определения эффективности щеле-
вых пневматических приемников при сверлении глухих отверстий
в заготовке из графита одиночным сверлом d = 5 мм на глубину
5—40 мм. Для этой цели была использована экспериментальная
установка (см. рис. 100, 106) с щелевым приемником соответству-
ющих параметров.
На рис. 111 приведен график эффективности удаления стружки
и пыли щелевым пневматическим приемником в зависимости от
глубины сверления. Как видно из рис. 111, характер изменения
эффективности удаления стружки и пыли при сверлении глухих
отверстий в графите в зависимости от глубины сверления такой
же, как и при сверлении чугуна в аналогичных условиях (см.
рис. 107). При глубине сверления до 2dCB Э, = 100 %, т. е.
стружка и пыль полностью удалялись из отверстия. По мере уве-
личения глубины сверления Эу значительно уменьшалась и при
заданной глубине сверления, равной 8dCB, составляла 95,5 %.
Сопоставляя эти результаты с результатами определения
эффективности удаления при сверлении чугуна в аналогичных
условиях (см. рис. 107), нетрудно сделать общий вывод о том, что
чем меньше диаметр сверла и больше глубина сверления, тем при
прочих равных условиях ниже эффективность удаления, так как
сильно возрастает сопротивление канавок сверла.
Следует также отметить, что, несмотря на несколько понижен-
ную эффективность удаления в рассматриваемых условиях свер-
ления графита, эффективность обеспыливания в зоне дыхания
была высокой и составляла 0,1 Н3.
Для решения основной задачи в дальнейшем была проведена
серия экспериментальных исследований эффективности щелевых
пневматических приемников при сверлении глухих отверстий
в заготовках из графита группой сверл (шесть сверл d — 5 мм
на глубину 40 мм). При этом с целью повышения Эу скорость воз-
душного потока в приемнике была увеличена до ит = 6пв. Иссле-
дования проводились на экспериментальной установке
160
Таблица 27
Эффективность щелевого пневматического приемника при сверлении глухих
отверстий в заготовках из графита (шесть отверстий d = 5 мм, и = 23,5 м/мин,
s = 0,14 мм/об, с/т = 6рв)
Общая масса стружки от шести сверл при глубине сверления 40 мм, г Количество неудаленной стружки и пыли, г, при опытах Сред- ние зна- чения
1 2 3 4 5
9,4 0,23 0,18 0,20 0,22 0,21 0,21
Эффективность удаления стружки и пыли Эу, % 97,6 98,1 97,9 97,7 97,8 97,8
(см. рис. 108, а) с щелевым приемником, выполненным в соответ-
ствии с рекомендованными ранее параметрами и с использованием
регулируемой отсасывающей установки ВЦНИИОТ-62. Зазор
между поверхностью заготовки и приемником h = 1 мм. Резуль-
таты исследований даны в табл. 27.
Как видно из табл. 27, в наших опытах эффективность удале-
ния стружки и пыли от сверл Эу составляла от 97,6 % (опыт 1)
до 98,1 % (опыт 2). В среднем Эу = 97,8 %. По результатам этих
исследований и были спроектированы СКБ-1 щелевые пневмати-
ческие приемники для специальных пятнадцатишпиндельных
агрегатно-сверлильных станков, которые при испытании показали
вполне удовлетворительную эффективность удаления стружки
и пыли от сверл (см. рис. 108, б).
Эффективность щелевых пневматических приемников при свер-
лении хрупких бронз и латуней. Экспериментальные исследова-
ния проводились только при сверлении на одношпиндельном вер-
тикально-сверлильном станке 2Б118. Применялись спиральные
сверла разного диаметра — 6, 10, 12 и 15 мм при глубине свер-
ления глухих и сквозных отверстий до 5dCB. Для исследования
использовалась экспериментальная установка (см. рис. 100,
106) и приемники соответствующих параметров. Во всех случаях
отмечена достаточно высокая эффективность удаления элементной
стружки и пыли от сверл. Так, при сверлении глухих отверстий
глубиной до 2dCB Эу = 100 %, а глубиной, равной 5dCB, Эу =
= 98,7%.
При сверлении сквозных отверстий глубиной от dCB до 5dCB
эффективность была очень близка к эффективности, полученной
при аналогичных условиях сверления чугуна (см. рис. ПО).
Характер изменения эффективности удаления в зависимости от
глубины сверления тот же, что и при сверлении чугуна.
При сверлении латуни ЛС 59-1 исследовалась возможность
и целесообразность использования одиночного щелевого прием-
ника для сверл разного диаметра. Установлено, что при небольшой
6 Власов А. Ф 161
разнице в диаметрах сверл, например d = 10 мм и d = 12 мм;
d — 12 мм и d = 15 мм, это вполне возможно, эффективность уда-
ления стружки при этом почти не изменяется. Для таких случаев
целесообразно высоту приемника Н принимать равной 0,8 макси-
мального диаметра сверла.
ГЛАВА 5
ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА УДАЛЕНИЯ ПЫЛИ
И СТРУЖКИ ОТ РЕЖУЩИХ ИНСТРУМЕНТОВ
ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И РАСЧЕТА
Основными элементами пневматической системы удаления пыли
и стружки от режущих инструментов являются: специальные
пылестружкоприемники (см. гл. 4), транспортная сеть, стружко-
отделитель, пылеотделитель (фильтр) и побудитель тяги воздуха
(рис. 112). Различают индивидуальные пылестружкоотсасыва-
ющие системы с простой транспортной сетью (рис. 112, а), пред-
назначенные для отдельных станков, и групповые пылестружко-
отсасывающие системы со сложной транспортной сетью (рис. 112, б
и в), предназначенные для группы станков и автоматических
линий.
Рассматриваемые пневматические системы работают на вса-
сывание. В связи с этим стружкоотделитель, а во многих случаях
и пылеотделитель (фильтр) включаются в систему до побудителя
тяги воздуха.
Эффективность пневматической системы, разрабатываемой для
конкретных условий обработки хрупких материалов, обеспечи-
вается при условии учета ряда положений, вытекающих из при-
веденных выше исследований (см. гл. 1—4). Это прежде всего
закономерности формообразования и направления движения по-
тока стружек и пылевых частиц; физико-механические и аэро-
динамические особенности элементной стружки; особенности и
функции основных элементов пневматической системы; методо-
логия расчета необходимого количества воздуха и его скорости
в элементах системы с учетом их сопротивления. Для нормального
функционирования пневматической системы, спроектированной
и изготовленной для конкретных условий обработки хрупких
материалов, важное значение имеет установленный на предпри-
ятии порядок надзора и профилактического ремонта пневмати-
ческой системы в соответствии с санитарными правилами органи-
зации технологических процессов и гигиеническими требова-
ниями к производственному оборудованию, а также Положением
о государственном контроле за работой газоочистных и пыле-
162
Рис. 112. Схемы различных
пневматических систем удале-
ния пыли и стружки от режу-
щих инструментов:
а — с простой сетью; бив — со
сложной сетью; 1 — пылестружко-
приемиик; 2 — транспортная сеть
(трубопроводы); 3 — стружкоотде-
литель; 4 — пылеотделитель; .5 —
побудитель тяги воздуха; 6 —
коллектор; 7 — стружкосборник
улавливающих установок,
утвержденным постано-
влением Совета Минист-
ров СССР от 7 февраля
1974 г.
Закономерности формо-
образования и направле-
ния потока стружки и пы-
левых частиц. При точе-
нии, фрезеровании и свер-
лении хрупких материа-
лов от обрабатываемого
изделия отделяется поток
стружек и пылевых ча-
стиц, имеющих сложную
геометрическую форму,
меняющуюся с измене-
нием условий резания.
При точении хрупких ма-
териалов на малых по-
дачах (s sg 0,15 мм/об)
и относительно больших скоростях резания (у >> 80 м/мин) форма
потока близка к форме конуса с вершиной у режущей кромки
инструмента. По мере увеличения подачи сечение потока стружки
вблизи места его отделения принимает все более вытянутую эл-
липсообразную форму, и при подачах s = 0,44-0,5 мм/об (в за-
висимости от физико-механических свойств обрабатываемого ма-
териала) поток «ложится» на переднюю грань резца и становится
плоским.
При фрезеровании хрупких материалов основной поток
стружки и пыли имеет в зоне резания форму, приближающуюся
к форме клина. При сверлении хрупких материалов поток элемент-
ной стружки имеет воронкообразную, колоколообразную или
более сложную форму в зависимости от направления подачи сверла
(сверху вниз, снизу вверх и т. д.).
Направление потока стружки и пылевых частиц при фрезеро-
вании цилиндрическими и дисковыми фрезами всегда определяется
направлением вращения фрезы. Величина угла отклонения потока
стружки от обрабатываемой поверхности зависит от режимов
6*
163
обработки и главным образом от глубины резания, а также от
физико-механических свойств обрабатываемого материала. При
фрезеровании плоскостей торцовыми фрезами направление дви-
жения потока стружки и пылевых частиц определяется главным
образом характером фрезерования (встречное или попутное)
и режимами резания.
Направление движения потока стружки при точении хрупких
материалов достаточно точно определяется углом ф отклонения
потока от передней поверхности резца в вертикальной плоскости
и углом фх между вектором подачи и направлением движения
потока в горизонтальной плоскости. Основным фактором, резко
влияющим на направление движения потока стружки в вертикаль-
ной плоскости (угол ф), является величина подачи s. С увеличе-
нием подачи угол ф значительно уменьшается. С увеличением
скорости резания угол ф увеличивается в меньшей степени. С уве-
личением глубины резания при прочих равных условиях угол ф
несколько уменьшается. Основными факторами, резко влия-
ющими на направление движения потока стружки в горизонталь-
ной плоскости (угол фх), являются геометрические параметры
режущего инструмента — величина главного угла в плане ф,
величина радиуса при вершине резца г и число одновременно ра-
ботающих режущих кромок инструмента. Влияние указанных
геометрических параметров режущего инструмента на величину
угла фх находится в некоторой зависимости от режимов резания
и главным образом от величины отношения sit.
Направления потока стружки и пылевых частиц на небольшом
участке пути (у места резания) совпадают. Пыль увлекается пото-
ком стружки во всех случаях резания хрупких материалов.
При современных режимах резания хрупких материалов поток
стружки (особенно металлической) обладает большой кинетиче-
ской энергией и способен перемещаться на 3—6 м от режущего
инструмента. Поток стружки легко обтекает гладкие криволиней-
ные поверхности, что следует использовать для целей его улавли-
вания и организованного отвода из зоны резания.
Физико-механические и аэродинамические особенности эле-
ментной стружки. Форма стружки, образующейся при различ-
ных условиях точения, фрезерования и сверления хрупких мате-
риалов, различна. Наиболее характерными формами при точении
и фрезеровании хрупких материалов являются спирально-труб-
чатая, полукольцевая, пластинчатая, призматическая; при свер-
лении хрупких металлов — коническо-спиральная; при точении,
фрезеровании и сверлении хрупких неметаллических матери-
алов — крупкообразная, хлопья и смешанная, в зависимости от
физико-механических свойств обрабатываемого материала.
Объемную (насыпную) массу стружки и пыли, определяемую
с помощью мерной колбы и технических весов, необходимо знать
для расчета концентрации пылестружковоздушной смеси пневмо-
транспортной сети, а также для расчета емкостей пылеструж-
164
Рис. 113. Лабораторная установка
для определения скорости витания
элементной стружки
косборников индивидуальных
и групповых пневматических
устройств. При обработке раз-
личных хрупких материалов
на станках среднего размера
масса элементной стружки и
пыли в единице объема колеблет-
ся в широком диапазоне. Так,
при обработке серого чугуна
(НВ 150) средняя масса струж-
ки и пыли в единице объема
составила 1480 кг/м3; при об-
работке латуни ЛС 59-1
1600 кг/м3; при обработке стек-
лотекстолита (ВФТ-С) 260 кг/м3;
при обработке графита —
800 кг/м3.
Скорость витания элементной
стружки VB, определяемая спе-
циальным прибором (рис. 113),
в значительной степени зависит
от формы стружки, ее «парус-
ности» и является основой для
расчета необходимой тран-
спортной скорости ит воздуха
в трубопроводах. Для различ-
ных обрабатываемых материа-
лов и форм стружки скорость витания vB различна. В приве-
денных нами исследованиях она составляла (в м/с): для графита
5,5; для чугуна СЧ-32 (форма стружки пластинчатая) 14; для
латуни ЛС 59-1 (форма стружки призматическая, короткая) 10;
для латуни той же марки, но при трубчатой форме элементной
стружки 7; для чугуна МСЧ 32-52 (форма стружки коническо-
спиральная при сверлении dCB = 18 мм) 10.
Пылестружкоприемники являются начальным элементом пнев-
матической системы, они должны обеспечить наиболее полное
улавливание стружки и пылевых частиц непосредственно в зоне
резания. Это достигается не только соответствующей конструк-
цией приемника, расположенного вблизи режущего инструмента,
но и рациональным взаимодействием воздушных потоков и потока
стружки и пыли вблизи его всасывающего отверстия.
При проектировании пылестружкоприемников необходимо учи-
тывать форму, направление и кинетическую энергию потока
стружки и пылевых частиц, образующихся в заданных условиях
165
резания, а также форму, размер и массу элементной
стружки.
Входное отверстие пылестружкоприемника следует распола-
гать встречно к направлению потока стружки и пылевых частиц.
Геометрическая форма входного отверстия пылестружкоприемника
предпочтительна прямоугольная, приближающаяся к квадрату.
В отдельных случаях (например, для сверления) целесообразно
применение щелевых приемников с входным отверстием для
стружки и сверла в виде окружности.
Расстояние от рабочей части режущего инструмента до вход-
ного отверстия пылестружкоприемника должно быть минимально
возможным, так как скорость воздушного потока за всасывающим
отверстием приемника резко уменьшается.
Целесообразно, чтобы пылестружкоприемники были конструк-
тивно связаны с режущим инструментом или с приспособлениями
для закрепления и направления режущего инструмента (с резце-
держателем, фрезерной или сверлильной головкой, кондукторной
плитой и т. д.) и составляли их неотъемлемую часть.
Форма, размер и способ крепления пылестружкоприемников на
станке не должны затруднять наблюдение за зоной резания и
в то же время обеспечивать быстрый съем режущего инструмента
для заточки и переналадки.
Пылестружкоприемники для токарных станков целесообразно
встраивать в державки режущего инструмента, а для многошпин-
дельных сверлильных станков — в кондукторные плиты. Пыле-
стружкоприемники для фрезерных станков должны обеспечивать
защиту от случайного прикосновения к вращающейся фрезе,
т. е. служить ограждением фрезы.
Для станков с программным управлением пылестружкоприем-
ники целесообразно выполнять органически связанными с режу-
щим инструментом или предусматривать устройства, обеспечива-
ющие автоматический ввод пылестружкоприемников в зону реза-
ния по программе, соответствующей вводу в рабочую зону режу-
щих инструментов.
Типовые решения наиболее эффективных пневматических при-
емников для различных условий резания хрупких материалов
приведены в гл. 4 и в приложении 2.
Транспортная сеть (трубопроводы) предназначены для пере-
мещения стружки и пыли из пылестружкоприемников в стружко-
отделитель. От правильного устройства и расчета трубопроводов
в значительной степени зависят экономичность и надежность
всей пневматической системы. Степень сосредоточенности станков,
на которых обрабатываются материалы одной марки, в большин-
стве случаев является решающим фактором при выборе типа
пневматической системы — индивидуальной или групповой.
Индивидуальными пневматическими системами удаления
стружки и пыли от режущих инструментов целесообразно обору-
довать не только одиночные станки, но и автоматические линии,
166
Рис. 114. Типы сборных^ кол-
лекторов:
а“^~ цилиндрический; б — кониче-
ский; в — коллектор-люстра; г —
секторный
если участки обильного
пылестружкоотделен ия
расположены на значи-
тельном расстоянии друг
от друга. В ряде случаев
целесообразно сочетание
пневматической системы
удаления стружки и пыли
с механическими или виб-
рационными транспорте-
рами. При этом начальным
звеном должна быть пнев-
матическая система.
При проектировании
групповых пневмотран-
спортных сетей следует
уделять внимание выбору
и расчету наиболее рацио-
нальных сборных коллекторов. Из опыта пневматического тран-
спортирования стружки и пыли, образующихся при обработке
хрупких металлов и неметаллических материалов на металлорежу-
щих станках, а также отходов, образующихся при обработке древе-
сины на деревообрабатывающих станках, могут быть рекомендо-
ваны цилиндрический, конический и секторный коллекторы и
коллектор-люстра (рис. 114).
Стружкоотделитель предназначен для отделения стружки и
крупных частиц пыли от транспортирующего воздуха и выдачи их
в стружкосборник или на транспортер для дальнейшего переме-
щения к месту сбора. В качестве стружкоотделителей для сухой
сыпучей стружки, образующейся при обработке хрупких мате-
риалов, применяют инерционные стружкоотделители, обычно
различного типа циклоны (приложение 2).
Пылеотделители (фильтры) применяют для задержания мел-
ких пылевых частиц. Тип пылеотделителя выбирается главным
образом в зависимости от дисперсного состава и предельно допу-
стимого содержания данной пыли в воздухе рабочих помещений
после очистки фильтром, а также физико-химического состава
пыли (влажности, липкости, волокнистости, температуры, взры-
ваемости, воспламеняемости, электрических свойств и т. п.).
В связи с этим в качестве пылеотделителей могут использоваться
как сухие фильтры (например, рукавные), так и мокрые (водяные
или масляные), а также электрофильтры. При использовании
пневматической системы для удаления стружки, образующейся
167
при фрезеровании обычных конструкционных сталей без охла-
ждающих жидкостей, наличие пылеотделителей (фильтров) не-
обязательно, так как концентрация пыли в зоне дыхания при
фрезеровании этих сталей обычно не превышает предельно до-
пустимой санитарной нормы.
Побудитель тяги используют для создания в пылестружко-
приемниках и в транспортной сети соответствующих скоростей
воздуха при заданной производительности, способствующих макси-
мальному улавливанию стружки и пылевых частиц приемниками
и обеспечивающих устойчивое их транспортирование по трубо-
проводам. Для пневматической системы удаления стружки и пыли,
образующихся при обработке хрупких металлов и неметалличе-
ских материалов на металлорежущих станках, обычно в качестве
побудителя тяги воздуха применяют центробежные вентиляторы
среднего и высокого давления и вакуум-насосы.
Подбор побудителя тяги воздуха осуществляется с учетом
сопротивления всей пневмотранспортной системы.
Скорость и объем воздуха, необходимые для удаления стружки
и пыли из пылестружкоприемников. Скорость воздушного потока
ут, необходимая для непрерывного удаления стружки из пыле-
стружкоприемников и устойчивого перемещения ее по трубопро-
водам, может быть определена по скорости витания стружки,
т. е. по средней скорости восходящего воздушного потока в верти-
кальном трубопроводе, при которой элементная стружка нахо-
дится во взвешенном состоянии Ч
Известно, что величина скорости витания стружки vB зависит
от формы, размера и массы стружки.
Аналитические способы определения скорости витания обычно
базируются на условной замене данной частицы материала экви-
валентным по объему шару. Элементная стружка, образующаяся
при обработке металлов и неметаллических материалов на метал-
лорежущих станках, по форме весьма разнообразна и не имеет
даже приблизительного сходства с шаром. Поэтому скорости ви-
тания наиболее характерной элементной стружки, образующейся
при обработке различных хрупких материалов, определялись
автором экспериментальным путем при помощи установки, изо-
браженной на рис. 113 (форма стружки определялась по установ-
ленной классификации, см. табл. 14).
Эта установка, разработанная во ВЦНИИОТ, состоит из сле-
дующих основных частей: вентилятора 2 (ВВД № 4) с электро-
1 При расчете необходимой транспортной скорости в горизонтальных трубо-
проводах ряд авторов справедливо рекомендует исходить из так называемой
скорости трогания, т. е. из средней скорости воздуха в горизонтальном трубо-
проводе, при которой одиночная твердая частица (в нашем случае стружка),
лежащая в трубопроводе, сдвигается с места и начинает перемещаться, касаясь
стенки трубы, под влиянием лобового давления воздуха. В целях простоты рас-
чета транспортная скорость ат для вертикальных и горизонтальных трубопро-
водов выражается нами через скорость витания ав.
168
двигателем N — 1,7 кВт, трубы Вентури 10, стеклянной поворот-
ной трубы 9, магазина 6, служащего для заправки стакана с сет-
чатым дном, в который помещаются элементные стружки, кониче-
ского шибера 5, служащего для регулирования количества воз-
духа, подаваемого в стеклянную трубку 9, червячного механизма
регулирования со шкалой 4 и рукояткой 3, стружкосборника 7,
закрепленного на подвижной штанге 8. Вся система смонтирована
на подвижной платформе 1.
Элементная стружка, полученная при обработке конкретного
материала на заданных режимах резания, насыпается в небольшом
количестве (6—10 стружек) в стакан на сетчатое дно, после чего
стеклянная трубка устанавливается в рабочее положение и вклю-
чается вентилятор 2 при закрытом шибере 5. Рукояткой 3 шибер
постепенно приоткрывается до появления элементной стружки во
взвешенном состоянии в стеклянной трубке. При этом стрелка
показывает на шкале отсчета соответствующую скорость витания
исследуемой стружки.
Для более точного определения скорости витания мелкой
стружки к трубе Вентури присоединяется микроманометр ЦАГИ.
В этом случае при появлении стружки во взвешенном состоянии
в стеклянной трубке 9 записываются показания микроманометра,
а затем вычисляются:
1) разность давления в трубе Вентури Р = 0,81 -0,25 X кгс/м2,
где 0,81 — плотность спирта; 0,25 — коэффициент, равный синусу
угла наклона микроманометра; X — показания микроманометра,
мм;
2) объем воздуха L = 11,75 // Р м3/ч, где 11,75 — тарировоч-
ный коэффициент трубы Вентури;
3) средняя скорость движения воздуха в стеклянной трубе,
т. е. скорость витания стружки vB = м^с’ где ? — площадь
поперечного сечения стеклянной трубы, м3.
Определялись скорости витания элементной стружки, обра-
зующейся при обработке деталей из чугуна, латуни, нейзильбера,
меди (обработка коллекторов), антифрикционного алюминиевого
сплава, графита, карболита, текстолита, лигнофоля (древесного
пластика). Результаты опытов приведены в табл. 15.
Скорость витания наиболее характерной стружки, образу-
ющейся при обработке различных материалов при различных
режимах резания, необходимо знать для установления транспорт-
ных скоростей воздуха в трубопроводах. При этом имеется в виду
естественное поступление (дозация) сухой стружки в приемник,
зависящее только от прин’ятых режимов резания, и непрерывное
подхватывание и удаление стружки и пылевых частиц воздушным
потоком.
На основании экспериментальных исследований, проведенных
в лабораторных и производственных условиях, можно считать,
что для устойчивой работы отсасывающего устройства целесо-
1,69
образно принимать транспортную скорость воздуха: в горизон-
тальных участках трубопровода от 2,5ив; в вертикальных
участках трубопровода 2ив (ив — наибольшая скорость ви-
тания элементной стружки, образующейся при заданных усло-
виях резания).
Обобщая данные о скорости витания стружки (см. табл. 15),
можно сделать следующие выводы.
Для перемещения по трубопроводам стружки (и пыли) неме-
таллических материалов, дающих крупкообразную сухую
стружку размером до 1,5 мм в поперечнике (графит, карболит и
др.), может быть принята транспортная скорость воздуха ит 5»
2s 14 м/с. Для неметаллических материалов, дающих при обра-
ботке стружку в виде хлопьев (текстолит, лигнофоль и др.),
может быть принята транспортная скорость воздуха цт 2= 10 м/с.
Для элементной стружки, образующейся при точении хрупких
металлов (бронза, латунь, нейзильбер, чугун) при больших ско-
ростях и малых подачах (s < 0,3 мм/об) и глубине резания i <
< 6 мм, необходима транспортная скорость ит не менее 21 м/с.
Такая же транспортная скорость воздуха (не менее 21 м/с) необ-
ходима и для перемещения по трубопроводам элементной стружки,
образующейся при точении хрупких алюминиевых сплавов на
подачах s < 0,8 мм/об, при глубине резания t < 5 мм.
Для элементной стружки, образующейся при точении хруп-
ких металлов (бронзы, латуни, нейзильбера, чугуна) при больших
подачах s = 0,4 н-1 мм/об и глубине резания t s: 10 мм, необхо-
дима значительная транспортная скорость воздуха ит 36 м/с.
Количество воздуха, необходимое для непрерывного удаления
стружки и пыли из пылестружкоприемников и перемещения по
трубопроводам, зависит от количества стружки и пыли, отделя-
ющихся от обрабатываемой детали в единицу машинного времени.
Эта зависимость выражается формулой
GB = У кг/ч>
где GB — необходимое количество воздуха, кг/ч; Gc — коли-
чество стружки, отделяющейся от обрабатываемой детали, кг/ч
(машинного времени); р — концентрация смеси, кг/кг (отношение
массы перемещаемого материала к массе воздуха, транспортиру-
ющего этот материал); для различных обрабатываемых материалов
и различных форм стружки р различно.
Экспериментальные исследования автора показывают, что для
элементной стружки (см. табл. 15), образующейся при точении
хрупких металлов (чугуна, бронзы, латуни, нейзильбера), целе-
сообразна концентрация смеси р sg 1, т. е. на 1 кг стружки сле-
дует предусматривать не менее 1 кг воздуха.
Для элементной стружки неметаллических материалов, име-
ющих значительно меньший удельный вес (карболита, текстолита,
графита, лигнофоля и др.), особенно дающих стружку в виде
170
ХЛопЬев, следует принимать концентрацию смеси ц -с 0,5, т. е.
на 1 кг стружки следует принимать не менее 2 кг воздуха.
Минимальный объем воздуха, необходимый для транспортиро-
вания стружки, обычно определяется по формуле
LB = -^5- м3/ч,
в Тв
где уЕ — плотность воздуха при температуре перемещаемой смеси,
кг/м3; при нормальной температуре, т. е. температуре перемещае-
мой смеси 4-20 °C, у = 1,2 кг/м3.
При перемещении горячей стружки, например металлической,
образующейся при высоких режимах резания, в расчет следует
вводить соответствующую поправку на температуру транспорти-
руемой смеси.
Масса элементной стружки и пыли, отделяющихся от обраба-
тываемой детали в единицу машинного времени, определяется
принятыми режимами резания и удельным весом обрабатывае-
мого материала. Например, при точении различных материалов
объем снимаемого слоя
Q = Fsn см3/мин,
а масса снимаемой стружки и пыли
Gc = Qy г/мин, или Gc = кг/ч,
где F — кольцевая площадь снимаемого слоя, см2; s — подача,
см/об; п — частота вращения обрабатываемого изделия, об/мин;
у — удельная масса обрабатываемого материала, г/см3.
При фрезеровании различных материалов цилиндрическими
и дисковыми (пазовыми) фрезами объем снимаемого слоя
Q = sMtB мм3, мин, или Q = см3/мин,
а масса снимаемой стружки
sMiB , „ sM/B60 ,
С° = ?Тбоо г/мин’ или Gc = TIoo(Moo6Kr/4’
где sM — минутная подача, мм/мин; t — глубина фрезерования,
мм; В — ширина фрезерования, мм; у — удельная масса обра-
батываемого 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 LB и транспортной скорости пт определяет-
ся, например, сечение трубопроводов (в м2)
F =
т 3600от ’
171
При этом следует иметь в виду конструктивные соображений,
размер транспортируемой элементной стружки, стандарты на
трубы и др. Для станков среднего размера и тем более крупных
не следует принимать трубопроводы внутренним диаметром менее
50 мм *.
ГЛАВА 6
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПНЕВМАТИЧЕСКИХ
СИСТЕМ УДАЛЕНИЯ ПЫЛИ И СТРУЖКИ
ОТ РЕЖУЩИХ ИНСТРУМЕНТОВ
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
В последние годы в нашей стране социально-экономическому
аспекту охраны и безопасности труда уделяется все возрастающее
внимание.
Серьезным стимулом к развитию социально-экономических
исследований в области травматизма и заболеваемости на пред-
приятиях различных отраслей народного хозяйства нашей страны
послужила межвузовская научная конференция на тему «Со-
циально-экономические проблемы технического прогресса при
социализме» [19].
Дальнейшим стимулом в развитии экономических исследова-
ний в рассматриваемой области явилась Всесоюзная конференция
по экономическим проблемам охраны труда, организованная
Госкомитетом Совета Министров СССР по науке и технике и
ВЦСПС [4]. В работе конференции приняли участие представи-
тели научно-исследовательских институтов, высших учебных за-
ведений, различных министерств и ведомств, профсоюзных орга-
нов, инженерно-технические, медицинские работники и экономисты
крупных промышленных предприятий.
На конференции отмечалось, что определение материальных
последствий неблагоприятных условий труда (травматизм, за-
болеваемость и др.) и экономической эффективности проводимых
мероприятий должно быть не самоцелью, а средством совершен-
ствования профилактических мероприятий и повышения эффек-
тивности затрат на их осуществление. В соответствии с приня-
тыми в нашей стране законоположениями необходимые мероприя-
тия по обеспечению здоровых и безопасных условий труда должны
* Подробный расчет групповых пневмотранспортных сетей выполнен
М. Ф. Бромлеем (см. «Основные руководящие материалы по проектированию
пневматических средств удаления стружки и пыли от режущих инструментов при
обработке хрупких материалов на металлорежущих станках и станочных ли-
ниях» [16]).
172
предусматриваться при проектировании и строительстве произ-
водственных зданий, различных сооружений, при конструирова-
внии и изготовлении машин. Ассигнования на эти мероприятия
включаются в общие сметы расходов на проектирование и строи-
тельство. На действующих предприятиях всех отраслей народного
хозяйства на мероприятия по охране и безопасности труда еже-
годно затрачиваются огромные, все возрастающие средства. Около
1,5 млрд. руб. ежегодно ассигнуется и расходуется на средства
индивидуальной защиты работающих на производстве, в том числе
на средства защиты глаз, спецодежду и спецобувь. Суммарно эти
ежегодные затраты составляют значительную часть годового
национального дохода.
Опыт планирования и осуществления профилактических ме-
роприятий, методы оценки их экономической эффективности,
стимулирование за достигнутые успехи в охране и безопасности
труда обсуждались на Всесоюзной конференции по экономическим
проблемам охраны труда. Обобщая материалы межвузовской
научной конференции [19], всесоюзной конференции по экономи-
ческим проблемам охраны труда [4], некоторые зарубежные ма-
териалы, межотраслевые методические рекомендации НИИ труда
[17], собственные исследования и имея в виду отраслевой харак-
тер книги (машиностроение), а также задачи раздела, представ-
ляется целесообразным прежде всего высказать некоторые общие
соображения.
Часто приходится слышать высказывания о том, что ряд
устройств по безопасности труда, особенно подвижные ограждения
и некоторые предохранительные устройства с ручным управле-
нием, снижают производительность труда и вследствие этого не
всегда используются рабочими, а неиспользование их повышает
вероятность травмирования.
Действительно, имеются устройства по технике безопасности,
которые или ограничивают полное использование возможностей
машины как орудия производства (например, двуручное управле-
ние прессами), или требуют затраты дополнительного вспомога-
тельного времени на управление ими в процессе работы (напри-
мер, открывающиеся ограждения зоны резания металлорежущих
станков).
Вопрос об оздоровительной и экономической оценке техни-
ческих средств безопасности и о наиболее целесообразном их
применении с учетом производительности труда, материальных
последствий травматизма и вероятности травмирования при ра-
боте без этих устройств давно назрел и требует разрешения.
Комплексная оценка средств безопасности позволит своевременно
выявить средства коллективной защиты, не решающие полностью
задачу предупреждения травматизма во взаимосвязи с повышением
производительности труда, она позволит также обоснованно
предъявлять требования к соответствующим проектным и кон-
структорским организациям изыскивать новые, более эффектив-
173
ные средства, позволит им самим оценивать эффективность реше-
ний по безопасности труда на стадии проектирования и испытания
опытных образцов. В связи с этим важную роль приобретает
методология определения материальных последствий производ-
ственного травматизма и заболеваний. Общие материальные по-
следствия определяются суммой их элементов. Они могут быть
и малы, и очень велики. Это зависит от характера несчастных слу-
чаев или аварий, а также от тяжести травм [17].
Экспериментальные исследования на ряде предприятий маши-
ностроения показали, что наибольший процент материальных
последствий несчастных случаев составляют выплаты по листкам
нетрудоспособности. В связи с этим для укрупненного подсчета
общих материальных последствий травматизма (в руб.) по участку,
цеху, предприятию и отрасли с некоторым приближением можно
использовать следующую зависимость: j
77О = Дн х 3СР х 1,5, (1)
где По — общие материальные последствия; Дн — общее число
дней нетрудоспособности за исследуемый период времени; Зср —
средняя заработная плата пострадавших (дневная); 1,5 — коэф-
фициент, учитывающий другие материальные последствия, кроме
выплат по листкам нетрудоспособности.
В данном расчете условные материальные последствия травм
с летальным исходом не учитываются. Если при несчастных
случаях или авариях имеют место значительные разрушения зда-
ний, сооружений, оборудования, то они учитываются дополни-
тельно.
К наиболее простым методам определения эффективности ин-
женерно-технических средств предупреждения несчастных случаев
следует отнести:
определение эффективности мероприятий по предупреждению
на частных случаев через их материальные последствия, имевшие
месте до внедрения мероприятий; в связи с этим составляется
перечень последствий, определяются суммарные последствия по
фактическим данным или усредненным показателям;
определение эффективности технических средств безопасности
(главным образом инженерно-технические средства защиты с руч-
ным управлением — различные управляемые вручную огражде-
ния опасных зон) через затраты времени на их практическое
использование; в этих случаях, как правило, используется метод
разложения рабочих операций на микроэлементы и их нормирова-
ние или подсчет затрат времени с помощью хронометража;
комплексное определение эффективности инженерно-техниче-
ских средств с учетом не только материальных последствий не-
счастных случаев, но и влияния этих средств на производитель-
ность труда, а также на снижение различных производственных
потерь, имевших место до внедрения мероприятий безопасности.
174
это
его
(3)
(4)
При конкретных расчетах предпочтение отдается комплексной
методике определения эффективности.
Экономическая эффективность инженерно-технического меро-
приятия безопасности Э_мб определяется как сумма годовой
экономии от непосредственного его влияния на общие показатели
производства Эу и годовой экономии от влияния мероприятия
на снижение материальных (экономических) последствий не-
счастных случаев и заболеваний, имевших место до его внедре-
ния Э2, т. е.
^эмб = + Э2- (2)
Известно, что время окупаемости Т технического мероприятия
определяется как частное от деления капитальных затрат на
мероприятие К. на разность между годовой экономической
эффективностью Ээмб и эксплуатационными расходами Эр.
Таким образом,
т __ К
^эмб — Эр
или
т к
Эу -р Э% — Эр
Анализируя формулу (4), нетрудно заметить:
1) если Эу = 0, т. е. техническое мероприятие по безопасности
не оказывает непосредственного влияния на экономические пока-
затели производства, то экономическая целесообразность его
внедрения будет при Э2 значительно больше Эр\
2) если Эу является величиной отрицательной, т. е. техниче-
ское мероприятие безопасности снижает производительность труда,
то экономическая целесообразность его внедрения еще в боль-
шей степени будет зависеть от величины Эг и Эр,
3) если Эу = 0 и Э2 = ЭР, то время окупаемости затрат на
мероприятия безопасности Т будет бесконечно большим;
4) наибольшая экономическая целесообразность внедрения
инженерно-технического мероприятия безопасности будет в том
случае, когда оно одновременно оказывает непосредственное поло-
жительное влияние на экономические показатели производства
(производительность, себестоимость и т. д.), полностью устраняет
материальные (экономические) потери от несчастных случаев,
имевшие место до его внедрения, и когда обеспечивается срок
окупаемости затрат на его осуществление в пределах экономиче-
ской целесообразности. Весьма важно ввести в практику проекти-
рования средств безопасности сопоставление различных вариан-
тов технических решений по их экономической и оздоровительной
эффективности.
Основным критерием оздоровительной эффективности пыле-
стружкоотсасывающих устройств является показатель улавли-
вания элементной стружки и пылевых частиц в зоне их образова-
175
ния, выраженный в процентах к общему весовому количеству
материала (стружки и пыли), снятого с обрабатываемой детали.
Этот показатель определяется по формуле
5у = |100,
где — масса материала (стружки и пыли"), снятого с обраба-
тываемой детали; 02 — масса частиц (стружки и пыли), вошедших
в приемник и удаленных из зоны резания.
При обработке сильнопылящих хрупких материалов, особенно
в случае образования токсичных пылей, эффективность пыле-
стружкоприемников следует оценивать не только величиной Эу,
но и показателем обеспыливания в зоне дыхания Эо, показыва-
ющим, какой процент от предельно допустимой санитарной нормы
составляет фактическая (замеренная) запыленность в зоне дыха-
ния. Определить его можно по формуле
Эо = ^ = 100,
где Фл — фактическая (замеренная) запыленность в зоне дыха-
ния, мг/м3 воздуха; Н.л — предельно допустимая норма запылен-
ности данным веществом в зоне дыхания, мг/м3 воздуха.
Эу и Эо являются главным образом показателями безопасности
и гигиены труда. Однако они имеют большое значение и с эконо-
мической точки зрения. Чем выше Эу, тем меньше опасность
травмирования глаз отлетающей стружкой и, следовательно,
тем меньше материальные потери и простои оборудования. Чем
ниже запыленность (меньше Эо), тем меньше заболеваний дыха-
тельных путей (пневмокониозы) и, следовательно, меньше затраты
на лечение пострадавших и т. д.
Наконец, чем выше эффективность улавливания стружки и
пылевых частиц и меньше запыленность, тем выше культура и
производительность труда, тем меньше износ оборудования, выше
точность его работы (меньше брака), долговечней окраска станков,
меньше расходы, связанные с уборкой и очисткой станков и рабо-
чего места от стружки и пыли, значительно меньше безвозврат-
ные потери стружки (особенно цветной) вследствие ее рассыпания
и загрязнения посторонними включениями.
Многие из этих прямых и косвенных экономических показа-
телей в настоящее время могут быть с достаточной точностью
определены и учтены при экономических расчетах.
Пример расчета оздоровительной и экономической эффективности пневма-
тической системы удаления пыли и элементной стружки из зоны резания. Эко-
номическая эффективность определялась на одном из машиностроительных заво-
дов после внедрения на трех токарно-револьверных станках пневматической
системы удаления стружки и пыли с приемниками, изображенными на рис. 80—
82. При этом для сравнения были взяты данные, имевшие место до внедренця
пневмосистемы,
46
1. На токарном участке до применения пневматической системы удаления
стружки и пыли обрабатывалось в год 6900 т латунных труб. Отход металла
в стружку составлял около 20 % общей массы заготовок, т. е. 1380 т в год. Без-
возвратные потери латунной стружки составляли около 1 % общей массы
стружкн, т. е. 13,8 т в год. Эти потери обусловливались тем, что стружка раз-
леталась на 5—6 м от станка и проникала в труднодоступные для уборки места;
попадала в тележки во время укладки обработанных труб и рассыпалась при
транспортировке труб в другие цеха для дальнейшей обработки; стружка уноси-
лась также, прилипая к обуви, загрязнялась посторонними включениями и т. д.
Стоимость 1 т латунной стружки 250 р., следовательно, потери 13,8 т стружки
составили 3450 р. в год.
После внедрения пневматических пылестружкоприемников эти потери были
устранены.
2. До применения пневматических пылестружкоприемников стружка раз-
леталась и засоряла не только токарный участок, но и соседние участки работы.
Уборку стружкн производил подсобный рабочий, который, кроме того, подвозил
и увозил обрабатываемые трубы. С применением пылестружкоприемников необ-
ходимость убирать стружку с рабочего места отпала.
Подсобный рабочий за уборку стружки получал в месяц 20 р., в год 240 р.
Дополнительная заработная плата составляла 8,2 % основной заработной платы,
т. е. 19 р. 68 к. Начисления на заработную плату составляли 7,7 % общей
заработной платы, т. е. 19 р. 99 к. Итого экономия по уборке стружкн соста-
вила в год 279 р. 67 к.
3. После внедрения пылестружкоприемников стружка не разлетается по
цеху, поэтому сняты и используются для других целей три металлических щита,
отгораживавшие другие участки цеха от станочного с целью защиты рабочих от
травмирования отлетающей стружкой. Стоимость одного щита 20 р., а трех
щитов 60 р. Срок амортизации щитов 3 года. Следовательно, годовая экономия
составила 20 р. ь .<!
4. До внедрения пневматических пылестружкоприемников на рассматрива-
емом токарном участке (три токарио-револьверных станка) обрабатывалось
6900 т латунных труб в год, а после внедрения при прочих равных условиях
стало обрабатываться 9175 т. Таким образом, внедрение пневматических пыле-
стружкоприемников обусловило рост производительности труда более чем на
30 %. Следует отметить, что это произошло главным образом в связи с резким
снижением общей напряженности в работе и сокращением количества необходи-
мых движений, так как устранены опасные факторы (прямые и отраженные по-
токи горячей стружки), требовавшие ранее постоянного повышенного внимания
и осторожности.
Благодаря резкому повышению производительности труда изменились
расценки: до внедрения пневматических пылестружкоприемников обработка
одной трубы расценивалась в 2,5 к., а после внедрения — в 1,75 к. Программа
токарного участка 351 900 труб в год. Стоимость токарной обработки труб до
внедрения пневматических пылестружкоприемников составляла 8797 р. 50 к.,
а после внедрения снизилась до 6158 р. 25 к. Экономия по заработной плате от
внедрения пневматических пылестружкоприемников составила 2639 р. 25 к.
в год.
5. При определении экономической эффективности пневматических пыле-
стружкоприемников были учтены материальные потери при травмировании
стружкой и заболеваемости органов дыхания (вследствие высокой запыленности),
имевшие место до внедрения пневматических пылестружкоприемников. На-
пример, два случая травмирования стружкой и одно заболевание в году, пред-
шествующем внедрению, вызвавшие временную потерю трудоспособности в общей
сложности на 27 рабочих дней, повлекли за собой материальные потери только
по одному показателю — выплате по листкам нетрудоспособности — 135 р.,
а с учетом коэффициента других потерь (для машиностроения 1,5) — 202 р.
После внедрения эффективных пневматических пылестружкоприемников устра-
няются условия возникновения заболеваемости дыхательных путей и травмиро-
вания стружкой, а экономический показатель от снижения травматизма и забо-
177
леваний в рассматриваемом случае равен величине материальных потерь, имев-
ших место до внедрения пневматических устройств, т. е. Э2 — 202 р.
6. Общая экономическая эффективность (в руб.) от внедрения всей пневмо-
системы складывается из следующих показателей:
Устранение безвозвратных потерь латунной стружки 3450
ЭкЬномия по заработной плате основных рабочих
в связи с ростом производительности труда .... 2639
Экономия по заработной плате подсобного рабочего 279
Стоимость снятых оградительных щитов с учетом
срока их амортизации ................................. 20
Экономия от снижения травматизма и заболеваемости 202
Итого годовая экономия 6590 р., или 2196 р.
на станок
7. Определение срока окупаемости пневматических средств удаления пыли
и стружки от режущих инструментов. Капитальные затраты на разработку и
внедрение шести пневматических пылестружкоприемников и группового отсасы-
вающего устройства составили 2378 р. (с учетом экспериментального характера
устройств); эксплуатационные расходы, включая стоимость электроэнергии,
амортизационные отчисления, ремонт и др. — 1151 р., годовая экономия —
6590 р.; срок окупаемости составил
При расчете оздоровительной и экономической эффективности пневмати-
ческих средств удаления стружки и пыли от режущих инструментов при точении
хрупких материалов имелась в виду главным образом методическая сторона
вопроса, еще недостаточно освещенная в литературе. Очевидно, порядок опреде-
ления оздоровительной и экономической эффективности пневматических ср. лств
удаления стружки и пыли от режущих инструментов, показанный на пример.*
пневматической системы для токарных станков, является общим.
Диагностика запыленности. Степень загрязнения воздуха
пылью обрабатываемого материала на рабочих местах станочни-
ков, занятых обработкой хрупких сильнопылящих материалов
без СОЖ» должна периодически определяться (и сопоставляться
с ПДК) заводской лабораторией или районной санитарно-эпиде-
миологической станцией путем инструментальных замеров по
методике, приведенной в приложении 1. При этом пробы воздуха
на пыль в мг/м3 берутся на уровне дыхания станочников (см.
рис. 150). По этой же методике определяется и эффективность
пылестружкоотсасывающих устройств (индивидуальных или груп-
повых).
При проектировании новых станков и автоматических линий,
предназначенных для обработки хрупких материалов без СОЖ
(серого чугуна, свинцовистых бронз и латуней, графита, различ-
ных пластмасс и др.), для ориентировочного определения запы-
ленности, которая возникает при проектируемых режимах реза-
ния указанных материалов, может использоваться метод диагно-
стики по экспоненте запыленности в мг/м3 в зависимости от макси-
мально допускаемой при проектировании скорости резания (см.
рис.^8), так как скорость резания является основным фактором,
178
Рис. 115. Номограмма . диагностики б.мг/м5
запыленности при обработке загото- >
вок из серого чугуна цм/мин :
влияющим на интенсивность
пылеобразования при обработке
350-
конкретного материала.
Следует отметить, что ин-
тенсивность пылеобразования
и степень пылевой опасности
при обработке заготовок из
чугуна на металлообрабатыва-
ющих станках зависят от его
химического состава. Так, при
обработке заготовок из белого
чугуна, в котором углерод на-
ходится в связанном состоянии
в виде карбида железа (Fe3C),
пылеобразование значительно
меньше по сравнению с обра-
боткой заготовок из серого
зоо-.
250-
200-
150-
40
'<30
-20
s,
ММ/01
5,0+ 0,8
- 0,7
4,5-
------ЧуО
-0,6
-0,5
3,5-
- 0,4
боткой
чугуна, в котором углерод на-
ходится в свободном состоянии
в виде графита.
Исследования проводились
главным образом при обработке
заготовок из серого чугуна раз-
личных марок как наиболее
пылящего материала и в связи
с тем, что детали из серого чугу-
на находят наиболее широкое
применение^ машиностроении.
Метод прогнозной диагностики, учитывающий влияние^не
з,о-
- 0,3
-10
2,0
1,5-
100-
50-
-8
1,О^0,1[
только скорости резания на интенсивность пылеобразования, но
и другие факторы — глубину резания и величину подачи, предло-
жен А. В. Рябовым с соавторами при обработке серого чугуна
[23 ]. Этот метод основан на математической обработке эксперимен-
тальных исследований запыленности при обработке серого чугуна
при различных режимах резания, опубликованных во втором
издании книги (А. Ф. Власов. Удаление пыли и стружки от режу-
щих инструментов. М.: Машиностроение, 1966).
Авторы этого метода предложили следующую математическую
зависимость между запыленностью (в мг/м3) и режимами резания:
С =
0,0352 р5,5+ (У Н- 0.1)2] [(^)3 +0,15(»-50)]
0,5-ps
где С — запыленность воздуха, мг/м3; t — глубина резания, мм;
v — скорость резания, м/ и>г s — подача, мм/об.
179
Для удобства пользования этой математической зависимостью
авторы предложили номограмму (рис. 115). Для объяснения поль-
зования этой номограммой приводится пример решения частной
задачи.
Пример. Определить ожидаемую запыленность в рабочей зоне (в зоне дыха-
ния токаря) при обработке заготовок из серого чугуна при следующем режиме
резания: v = 180 м/мин, t= 4,0 мм, s= 0,2 мм/об.
Решение. На соответствующих шкалах v и t откладываются их значения;
эти точки соединяются прямой и находится точка на вспомогательной шкале К-
Затем на шкале s откладывается величина подачи (0,2 мм/об) и проводится вто-
рая прямая, соединяющая точку подачи и точку на вспомогательной шкале до
пересечения со шкалой запыленности воздуха. Полученная точка и определяет
искомую запыленность — 32 мм/м3.
Мы подробно остановились на методике определения запылен-
ности воздуха по номограмме, полагая, что она явится полезной,
особенно для диагностики запыленности при проектировании
новых станков и автоматических линий. Она поможет конструк-
торам станков и автоматических линий еще на стадии эскизного
проектирования определить степень пылевой опасности, необхо-
димость в пылеотсасывающих устройствах и найти соответству-
ющее решение. Эффективность же принятого решения должна
определяться путем инструментальных замеров (см. приложе-
ние 1) на стадии испытания опытного образца станка (линии).
ГЛАВА 7
ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ И ОПЫТ ВНЕДРЕНИЯ
ИНДИВИДУАЛЬНЫХ И ГРУППОВЫХ
ПЫЛЕСТРУЖКООТСАСЫВАЮЩИХ СИСТЕМ
ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ
В последние годы обеспыливанию при обработке различных
материалов на металлообрабатывающих станках уделяется зна-
чительное, все возрастающее внимание как в нашей стране, так
и в некоторых зарубежных странах. Ряд зарубежных фирм вы-
пускает для этой цели различные индивидуальные отсасывающие
установки с одно- и двухступенчатой очисткой отсасываемого
воздуха посредством циклонов и матерчатых рукавных фильтров.
Известны также индивидуальные пылестружкоотсасывающие агре-
гаты с водоструйными фильтрами (фирма «Карл Рунке», ФРГ),
предназначенные для улавливания легковоспламеняющихся и
взрывоопасных пылей, а также масляные пылеуловители, вы-
пускаемые в ГДР к плоскошлифовальным станкам. В этих инди-
видуальных пылеуловителях воздух, отсасываемый вентилятором
через гибкий металлорукав, нагнетается в масляную ванну,
180
в которой осаждается пыль, а очищенный воздух возвращается
в помещение [9].
Следует отметить, что в некоторых зарубежных пылеотсасы-
вающих* агрегатах^ используются фильтры из синтетических во-
локнистых материалов, устойчивых против влаги и масла. Поверх-
ность фильтров, выполненная из таких материалов, отличается
повышенной гладкостью, что позволяет легко стряхивать увлаж-
ненную пыль, повышая степень очистки фильтрующей поверх-
ности.
Рассмотренные зарубежные отсасывающие агрегаты — при-
ставного типа, они органически не связаны с конструкцией станка
и предназначены главным образом для отсоса пыли обрабатывае-
мого материала.
Из зарубежного опыта не выявлено исследований и конструк-
тивных решений пылестружкоприемников, органически связанных
с режущим инструментом, и пылестружкоотсасывающих устройств,
органически связанных со станком. А именно такая взаимосвязь
(как показали наши исследования последних лет) в значительной
степени определяет эффективность удаления пыли и стружки
непосредственно от режущих инструментов.
^Ниже приведены примеры решения отечественных индиви-
дуальных отсасывающих устройств, предназначенных для удале-
ния пыли и элементной стружки от режущих инструментов, как
это предусмотрено ГОСТ 12.2.009—80. «Станки металлообрабаты-
вающие. Общие требования безопасности».
На рис. 116 показана принципиальная схема индивидуального
навесного агрегата, предназначенного для удаления пыли и эле-
ментной стружки при обработке хрупких материалов на токарных
станках резцами-пылестружкоотводчиками ВЦНИИОТ (см.
рис. 75—80). Этот отсасывающий агрегат состоит из пневматиче-
ского приемника 1, телескопического патрубка 8, циклона 5,
вентилятора 6, электродвигателя фланцевого исполнения 7, рукав-
ного фильтра из плотного молескина, помещенного в металличе-
ском футляре 4. Вся эта система закреплена кронштейнами на
задних салазках суппорта и во время точения перемещается
вместе с последним параллельно оси центров. Электродвигатель 7
сблокирован с рукояткой фрикциона и работает только во время
вращения шпинделя. При наружном точении и расточке отвер-
стий пылестружкоприемники последовательно сочленяются с от-
ростком телескопического патрубка 2, что обеспечивает не-
прерывную подачу воздуха через канал пылестружкоотвод-
чика.
Стружка и пыль улавливаются приемником и перемещаются
воздушным потоком, создаваемым вентилятором, по телескопи-
ческим патрубкам 8 в циклон 5. В последнем стружка и крупная
пыль отделяются от воздуха (вследствие наличия центробежных
сил) и через автоматически действующий резиновый клапан 3
поступают в стружкосборник или на транспортер.
181
Рис. 116. Схема индивидуального навесного агрегата
ВЦНИИОТ
Направляющая воздушного потока 9, вмонтированная в пра-
вую часть телескопического патрубка 8, обеспечивает движение
воздуха по дну патрубка, что исключает скапливание и заторы
стружки и пыли в этом патрубке. Воздух из вентилятора для более
полной очистки от пыли поступает в матерчатый фильтр, после
чего возвращается в помещение.
Конструктивное исполнение и компоновка элементов индиви-
дуального навесного агрегата ВЦНИИОТ применительно к то-
карно-винторезному станку показаны на рис. 117.
Двухступенчатая очистка воздуха от пыли, примененная в рас-
сматриваемом отсасывающем устройстве, дает возможность со-
блюдать санитарные нормы. Общая характеристика агрегата:
электродвигатель напряжением 220/380 В, N = 0,4 кВт, п —
= 2800 об/мин. Вентилятор —среднего давления, № 3. Циклон —
типа СИОТ, малого размера с автоматическим резиновым клапа-
ном на выходном патрубке.
182
Рис. 117. Конструктивное исполнение
и компоновка навесного агрегата
ВЦНИИОТ применительно к токар-
но-винторезному станку
Производительность отсасы-
вающего устройства около
100 м3 воздуха в час. Скорость
воздушного потока в пыле-
стружкоприемниках ВЦНИИОТ
составляет около 25 м/с.
В связи с тем, что электро-
двигатель отсасывающего ус-
тройства сблокирован с рукоят-
кой фрикциона и работает
только при вращении шпин-
деля, стружка и пыль из цик-
лона выводятся при выключен-
ном электродвигателе отсасы-
вающего устройства, что исклю-
чает быстрое загрязнение фильтра. Эффективность этого агрегата
по удалению элементной стружки из зоны резания более 99 %,
а по обеспыливанию в зоне дыхания станочника около 100 %.
Замеренная запыленность даже при обработке графита в 3—5 раз
ниже ПДК-
Такое индивидуальное отсасывающее устройство может при-
меняться не только на токарных, но и на других металлорежущих
станках (рис. 118) при наличии соответствующих пылестружко-
приемников и расчета всей системы для конкретных условий.
На рис. 119 приведена схема модернизированного навесного
отсасывающего агрегата, смонтированного на токарном станке.
Он отличается от описанного выше (см. рис. 116) только конструк-
цией и расположением фильтра. В данном случае применен кас-
сетный зигзагообразный фильтр, имеющий значительно большую
фильтрующую поверхность и снабженный простым механизмом
встряхивания. Пыль скапливается в нижней части коробки филь-
тра и периодически удаляется через горловину, закрытую во время
работы агрегата гаечной пробкой.
На рис. 120 показаны индивидуальные навесные пылестружко-
отсасывающие агрегаты для сверлильных станков, предназначен-
ные в основном для удаления пыли и элементной стружки при
сверлении отверстий в латунных сепараторах для шарикоподшип-
ников х. В данном случае от обрабатываемого изделия отделяется
относительно мало пыли, но пыль свинцовистая, и двухступенча-
тая очистка воздуха от такой пыли необходима. Такой агрегат
(рис. 120, а) состоит из щелевого пылестружкоприемника 2,
изогнутого по форме обрабатываемого^изделия, гибкого металло-
1 Разработчики А. Ф. Власов, А. А. Самолдин, В. И. Миронов.
183
Рис. 118. Примеры возможности'применения навесного отсасывающего агре-
гата ВЦНИИОТ на вертикально-фрезерном (а) и горизонтально-фрезерном
(б) станках Горьковского автозавода
Рис. 119. Схема модернизированного навесного агрегата;
а — схема устройства; б, — кассетный фильтр
184
Рис. 120. Схема индивидуальных навесных пылестружко-
отсасывающих агрегатов для сверлильных станков:
а — агрегат с приводом от двигателя станка (ВЦНИИОТ-70); б —
агрегат с индивидуальным двигателем (ВЦНИИОТ-73)
рукава 1, циклона 7, рукавного фильтра 5 (встроенного в циклон)
и вентилятора 9. В нижней части циклона предусмотрен цилин-
дрический патрубок 4 с грузовым клапаном-разгрузителем. На
выхлопном патрубке вентилятора предусмотрен глушитель шума 8.
Вся эта конструкция закреплена на станине станка кронштей-
ном 6. Стружка и крупная пыль из циклона выбрасываются в сбор-
ную тележку 3, а мелкая пыль задерживается фильтром 5. В дан-
ном случае предусмотрен привод вентилятора от двигателя станка
посредством клиноременной передачи, огражденной кожухом 10.
В связи с выпуском новых одношпиндельных сверлильных
станков, более быстроходных и отличающихся рядом конст-
руктивных особенностей, навесной отсасывающий агрегат
ВЦНИИОТ-70 несколько модернизирован (рис. 120, б). Преду-
смотрен индивидуальный электродвигатель 1 для вентилятора 2.
Стружка выбрасывается в тележку 3 или на транспортер 4 [211.
Следует отметить, что индивидуальные агрегаты с встроенным
в циклон матерчатым фильтром можно рекомендовать только для
обработки малопылящих материалов (бронзы, латуни и др.).
На рис. 121 показана схема передвижного (приставного к стан-
кам) индивидуального отсасывающего агрегата ВЦНИИОТ-900 С
J Разработчик Д. В. Коптев.
185
Рис. 121. Схема передвиж-
ного отсасывающего агрега-
та ВЦНИИОТ-900
Этот агрегат'состоит из
корпуса, в который
вмонтированы укоро-
ченный циклон 5, кас-
сетный ’ фильтр 4, вен-
тилятор 3 (ЦАГИ, тип
Ц8-18‘№ 4), электро-
двигатель 2 и бункер
для 'сбора стружки 7.
Агрегат снабжен глуши-
телем шума 1 и меха-
низмом встряхивания
фильтра 8. Агрегат
посредством гибкого ме-
таллорукава 6 присое-
диняется к соответству-
ющему } пылестружко-
приемнику. Этот отса-
сывающий агрегат пред-
назначается главным об-
разом) для обработки
пластмасс и термореак-
тивных t материалов.
Техническая характеристика агрегата следующая: производи-
тельность 900 м3/ч; полное разрежение, создаваемое вентилятором,
340 кг/м2; мощность электродвигателя 1,7 кВт; частота вращения
электродвигателя 2850 об/мин; фильтрующая поверхность ткани
2,2 м2; воздушная нагрузка на ткань 410 м3/(м2-ч), длина 800 мм,
ширина 716 мм, высота 1665 мм; уровень создаваемого шума (при
частоте 1000 Гц) 65 дБ.
На рис. 122 показан вихрекопировальный станок МА-459,
разработанный в ЭНИМС и изготовляемый Ереванским станко-
заводом им. Дзержинского. Станок предназначен для изготовления
электродов из графита. В этом случае интенсивность пылеобразо-
вания огромна, и по предложению сотрудников ВЦНИИОТ станок
оборудован отсосом графитовых частиц и пыли непосредственно
из зоны резания. Отсасывающее устройство стационарного типа
состоит из циклона 1 с пылестружкосборником 3 и водокольцевого
вакуум-насоса 2 с электродвигателем и водосборником. Из цик-
лона, являющегося первой ступенью очистки воздуха от крупных
частиц и пыли, воздух поступает в насос, из которого выбрасы-
вается вместе с водой в специальный водосборник, где происходит
его окончательная очистка (вторая ступень), Отсос графитовых
крупных частиц и пыли производится из 3OI ы их образования.
186
Рис. 122. Вихрекопировальный станок МА-459, обо-
рудованный отсосом стружки и пыли из зоны резания
Это устройство позволило обеспечить ПДК пыли в рабочей зоне.
При создании индивидуальных пылестружкоотсасывающих
устройств следует руководствоваться Техническими требованиями
на проектирование, изготовление и испытание индивидуальных
вентиляционно-отсасывающих систем, утвержденными Минстан-
копромом СССР 24 декабря 1971 г.1
ГРУППОВЫЕ СИСТЕМЫ
Из отечественного и зарубежного опыта следует, что в послед-
ние годы для удаления пыли и стружки от режущих инструментов
наибольшее внимание уделяется разработке групповых отсасы-
вающих устройств. На рис. 123 показана схема отсасывающей
установки, являющейся как бы переходной от индивидуальных
к групповым системам. Эта установка состоит из двух специализи-
рованных пылестружкоприемников 1, двух циклонов с обратным
конусом 2, шибера-переключателя 3, транспортной сети 4 и вен-
тилятора среднего давления 6, приводимого во вращение двига-
телем 7. Воздух из вентилятора выбрасывается в атмосферу по
трубе 5.
Такое решение принято заводом в связи со специфическими
особенностями обработки заготовок на фрезерном станке: 1) фре-
зерование производится торцовой фрезой при подаче стола справа
налево и слева направо при вращении фрезы в одном направле-
нии; в этом случае потоки стружки и пылевых частиц резко ме-
няют свое направление, поэтому для улавливания их пришлось
предусмотреть два пылестружкоприемника^(левый и правый) 1
и шибер-переключатель отсоса 5;
2) при обработке цветных сплавов количество пыли по массе,
отделяющейся от обрабатываемой заготовки, невелико, и в дан-
1 См. Научные работы институтов охраны труда ВЦСПС. М.: Профиздат,
1972, выл. 78, с. 84—90.
187
Рис. 123. Отсасывающая установка
для удаления пыли и стружки при
обработке цветных сплавов на
фрезерном станке
ном случае оказалась до-
статочной одноступенчатая
очистка воздуха от пыли
циклоном с обратным кону-
сом, отличающимся повышен-
ной степенью очистки;
3) на одном станке обра-
батываются (несколько раз
в смену) сплавы различных
марок; в связи с большой
ценностью отходов (стружки)
смешивание их нецелесооб-
разно, поэтому сбор стружки
и пыли производите^ в левом
или правом циклоне, которые
снабжены клапанами-разгрузителями периодического действия.
На рис. 124 показана групповая система удаления пыли и
стружки от режущих инструментов при обработке латунных труб
(наружная проточка и расточка одновременно) на токарно-ре-
вольверных станках. Установка обслуживает три станка и отсасы-
вает стружку и пыль одновременно от шести режущих инструмен-
тов. Она состоит из пылестружкоприемников 1 и 2 (см. рис. 82),
гибких металлорукавов 3, трубопроводной транспортной сети 4,
циклона (отделителя стружки и крупной пыли от воздуха) 5,
трубопровода 6, соединяющего циклон 5 с вентилятором высокого
давления 7, трубопровода 12, соединяющего выхлопное отверстие
вентилятора с циклоном И (вторая ступень очистки воздуха от
пыли), вертикального трубопровода 10 для выброса воздуха
в атмосферу.
Циклоны 5 и 11 снабжены клапанами-разгрузителями периоди-
ческого действия. Вентилятор 7 имеет привод от двигателя 9
и соединяется с ним посредством муфты 8. Следует отметить, что
в рассматриваемом случае трубопроводная система 4 расположена
в подземных каналах, а непрерывная выдача стружки из циклона 5
осуществляется в специальную тару, которая после заполнения
транспортируется к печам для переплавки. Оздоровительная и
экономическая оценка этой системы, осуществленной на 1ГПЗ,
показала следующее: удаление элементной стружки от режущих
инструментов составляло 98—99 % массы всей стружки, снятой
с обрабатываемой заготовки; запыленность в зоне дыхания ста-
ночников резко снижалась и была значительно (в 2—4 раза)
ниже ПДК; экономическая эффективность составляла около
2 тыс. руб. на станок в год при окупаемости системы в течение
0,5—0,7 года (см. расчет в гл. 6).
188
Рис. 124. Схема групповой системы удаления стружки
и пыли от режущих инструментов
На рис. 125 приведена несколько иная групповая система
удаления пыли и стружки, состоящая из пылестружкоприемни-
ков 2, встроенных в корпус станка под обрабатываемым изделием,
транспортной сети 1, пылестружкосборника 3, циклона 4 (вторая
ступень очистки воздуха от пыли) с бункером 5, вентилятора 6
и электродвигателя 7. Отличительной особенностью этой группо-
вой системы, созданной на заводе АТЭ-2, является расположение
пылестружкоприемников 2, а также использование стружкосбор-
ника 3 в качестве первой ступени отделения элементной стружки
и пыли от воздуха.
Такая система может удовлетворительно осуществлять свои
очистительные функции только при наличии пылестружкоотвод-
чиков, которые улавливали бы пыль и элементную стружку
Рис. 125. Схема групповой системы удаления пыли
и стружки при обработке хрупких металлов
189
в зоне резания и выдавали бы их в пылестружкоприемники 2.
Без этого эффективность системы по удалению стружки не будет
превышать 50 —60 %, а по обеспыливанию в зоне дыхания еще
меньше. Однако опыт завода АТЭ-2 следует учесть в отношении
принятой им двухступенчатой очистки воздуха от пыли и элемент-
ной стружки, особенно при обработке сильно пылящих материалов.
В последние годы резко возрос интерес к проблеме пневмати-
ческого удаления пыли и стружки от режущих инструментов как
на многих машиностроительных предприятиях, так и в некоторых
проектных и научно-исследовательских организациях. Большую
инициативу по практическому осуществлению разработанных во
ВЦНИИОТе основ этой системы проявили на 1ГПЗ, Московском
электродном заводе, Московском заводе по обработке цветных
металлов и многих других. Министерством тракторного и сельско-
хозяйственного машиностроения СССР для широкого внедрения
пневматической системы удаления пыли и стружки от режущих
инструментов на предприятиях отрасли в Одессе организовано
специализированное конструкторское бюро (СКБ) по проектиро-
ванию прогрессивных конструкций технологической оснастки,
которое проводит значительную исследовательскую и проектно-
конструкторскую работу в этой области. На рис. 126 показано
одно из решений СКБ Минтракторосельхозмаша для удаления
пыли и стружки на линии станков механического цеха одесского
завода «Запчасть» [15].
Эта система обслуживает 12 станков по обработке поршневых
колец. Она состоит из специальных пылестружкоприемников,
расположенных в зоне резания, разветвленной транспортной
сети, промежуточного коллектора («паук»), циклона с обратным
конусом № 7, пылестружкосборников и вентилятора ВВД № 5.
Пневматическая система (см. рис. 126) имеет некоторые особен-
ности: 12 станков разделены на две группы по шесть станков, при
этом для левой группы станков применена пневматическая сеть
с промежуточным сборным коллектором, а для правой группы
станков — обычная разветвленная сеть. Технические данные этой
установки следующие: расход воздуха 1200 м3/ч; суммарные
потери давления 442 кг/м2; мощность привода вентилятора 10 кВт;
остаточная запыленность . воздуха в зоне дыхания рабочего
2—3 мг/м3; эффективность улавливания стружки 98,0—99,8 %.
В результате внедрения установки производительность труда
на линии увеличилась на 2 %, стойкость режущего инструмента
на 50 %, межремонтный период на 25 %. Условно-годовой эко-
номический эффект составил 20 254 р., а стоимость изготовления
и монтажа 4650 р. [15].
Большая научно-практическая работа по внедрению пневмати-
ческих средств удаления стружки и пыли от режущих инструмен-
тов проведена ^коллективом Московского электродного завода
при обработке изделий^из конструкционного графита. При внедре-
нии пневматических систем на различных операциях обработки
190
стружки от ре-
обработке пор-
Рис. 126. Групповая система пневмати-
ческого удаления пылили
жущих инструментов при
шневых колец
Рис. 127. Группо-
вая пневматиче-
ская установка для
удаления пыли и
стружки при глу-
боком кольцевом
сверлении графита:
а — устройство при-
емной части; б —
групповая отсасыва-
ющая установка и
диаграмма распреде-
ления давлений иа
участках системы
191
графита получена весьма высокая оздоровительная и экономиче-
ская эффективность [10, 18].
На рис. 127, а показана схема устройства для удаления пыли
и стружки (крупки) при глубоком кольцевом сверлении графита,
разработанного И. М. Топольской и А. П. Рыбкиным г.
В этом устройстве использован поддув в зону резания сжатого
воздуха через шланг 5. Сжатый воздух поступает через штуцер 4
в кольцевую камеру 6 и далее в наклонную кольцевую щель 8,
образованную между кондукторной втулкой 2 и насадком 7.
Прокладка 3 позволяет регулировать ширину наклонной щели 8.
Затем сжатый воздух поступает в кольцевой зазор 9 между свер-
лильной штангой 1 и заготовкой 10, в результате чего из окружа-
ющей среды подсасывается воздух. По внутреннему кольцевому
зазору 11 отходы выдуваются внутрь пустотелого сверла 1, соеди-
ненного с пневмотранспортной системой.
Групповая отсасывающая установка от токарных станков 1
состоит из кольцевого сверла и приемника 2, компрессора 3,
коллектора 4, циклона 5, вентилятора 6 и электрофильтра 7
(рис. 127, б).
При решении задач пневматического удаления пыли и стружки
от режущих элементов группы станков, скомпонованных в линию,
особенно станочных комплексов автоматических линий, часто
возникают трудности в размещении отдельных элементов (пыле-
стружкоприемников, сборного коллектора и др.) и в общей ком-
поновке пневматической системы. На рис. 128 показана одна из
возможных компоновок с непрерывным транспортированием
стружки и пыли от режущих инструментов к месту сбора (жела-
тельно к месту брикетирования). Пылестружкоприемники 5, 4,
2 и 1 размещены (закреплены) в зоне режущих инструментов.
Некоторые из них снабжены гибкой связью 6 (по условиям ра-
боты линии). В центре линии закреплен коллектор 3, к которому
подведены трубопроводы от групповых пылестружкоприемников.
Нижняя часть коллектора соединена магистральным трубопро-
водом с циклоном 7, который снабжен клапаном-разгружателем
постоянного действия 13. Выхлопное сопло вентилятора 8 (с элек-
тродвигателем 9) соединено с циклоном 11 (вторая ступень очистки
воздуха от пыли), имеющим пылесборник 12. Целесообразно, чтобы
воздух из циклона 11 выбрасывался в атмосферу по трубе 10,
а стружка и пыль из циклона 7 поступали на непрерывный транс-
портер 14, который подавал бы их в бункер брикет-пресса.
Проблема комплексного удаления элементной стружки и пыли
из зоны резания, ее транспортировки и брикетирования в одной
технологической системе давно назрела. Практическое решение ее
имеет огромное социально-экономическое значение. Стружка пе-
1 Топольская И. М. Новый способ удаления пыли и стружки при глубоком
кольцевом сверлении графита. — Научные работы институтов охраны труда
ВЦСПС. М.: Профиздат, 1974, вып. 89, с. 23—29.
192
Власов А.
Рис, 128 Вариант компоновки элементов пневматической системы удаления пыли и стружки на автоматической линии
1
Рис. 129. Схема брикет-пресса Горьковского автозавода:
1 — тара со стружкой; 2 — бункер брнкет-пресса; 3 — шибер; 4 —
дозатор; 5 — пресс; 6 — склиз для брикетов; 7 — бункер-накопитель
брикетов
рестала считаться отходом производства—это весьма ценное
вторичное сырье. Однако перевозка стружки с машиностроитель-
ных заводов на металлургические предприятия связана с боль-
шими транспортными расходами. При переплавке мелкой стружки
потери металла от угара достигают 40—50 %, увеличиваются
расходы топлива, растет себестоимость металла.
Большая работа по повышению эффективности использования
металлической стружки проведена научными сотрудниками Во-
ронежского университета. Разработанная ими технология изготов-
ления и использования брикетированной стружки апробирована
на 13 машиностроительных предприятиях. Известен опыт ряда
заводов по разработке, изготовлению и использованию брикет-
прессов для металлической стружки.
194
Так, например, эффективное решение по брикетированию чу-
гунной стружки и стружки цветных металлов предложено инже-
нером Горьковского автомобильного завода (ГАЗ) Н. К. Черно-
вым. Разработанный на ГАЗе брикет-пресс по способу загрузки
«стружки в бункер пресса выполнен в двух вариантах: периоди-
ческая загрузка посредством крана (рис. 129) и посредством транс-
портера. Из литературы известны и другие конструкции прессов
холодного и горячего брикетирования стружки, а также тех-
нология обработки стружки перед брикетированием. Однако цен-
трализованное изготовление брикет-прессов применительно к осо-
бенностям различных предприятий пока не налажено в должной
мере. Многие предприятия собственными силами изготовляют
брикет-прессы для стружки. Это одна из причин недостаточно
широкого внедрения брикетирования стружки на машинострои-
тельных заводах. Между тем если, например, соединить пневмати-
ческую систему удаления стружки и пыли от режущих инструмен-
тов с брикет-прессом ГАЗ в одну систему таким образом, чтобы
стружка из циклона пневматической системы выдавалась на транс-
портер, загружающий стружкой бункер брикет-пресса (или не-
посредственно в бункер брикет-пресса), то проблема стружки
практически была бы решена комплексно.
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО ВНЕДРЕНИЮ И НАДЗОРУ
ЗА РАБОТОЙ ПНЕВМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ УДАЛЕНИЯ ПЫЛИ
И СТРУЖКИ ОТ РЕЖУЩИХ ИНСТРУМЕНТОВ
Изучение опыта внедрения пневматических систем удаления
пыли и стружки от режущих инструментов показало, что многие
конструкторы станков и инженерно-технические работники ма-
шиностроительных предприятий незнакомы в должной мере с не-
которыми общегосударственными положениями, имеющими пря-
мое отношение к рассматриваемой проблеме, и, в частности, с тре-
бованиями ГОСТ 12.2.009—80 «Станки металлообрабатывающие.
Общие требования безопасности»; с санитарными правилами орга-
низации технологических процессов и гигиеническими требова-
ниями к производственному оборудованию; с Положением о го-
сударственном контроле за работой газоочистных и пылеулавли-
вающих установок х. В связи с этим недостаточны темпы внедре-
ния пылестружкоотсасывающих систем, а в некоторых случаях
и эффективность их работы.
В целях повышения внимания к осуществлению контроля за
работой пневматических систем удаления пыли и стружки от
режущих инструментов ниже приводятся основные положения
и требования из указанных выше общегосударственных докумен-
тов, имеющие прямое отношение к рассматриваемой проблеме.
1 См. Безопасность труда в энергомашиностроении. Л.: Машиностроение,
1979, с. 275—310.
7* 195
ГОСТ 12.2.009—80, п. 1.6.1 требует, чтобы специальные станки
автоматические линии, при обработке на которых образуются
пыль и мелкая стружка (например, при абразивной обработке,
резании чугуна, графита, пластмассы и других неметаллических
материалов), вредные для здоровья аэрозоли жидкостей, газы,
концентрация которых в рабочей зоне превышает предельно
допустимые нормы по ГОСТ 12.1.005—76, предусматривали воз-
можность отсоса из зоны обработки загрязненного воздуха,
очистки его от примесей и при технической необходимости осна-
щаться присоединяемыми к станкам индивидуальными устрой-
ствами (включающими пылестружкоприемники и отсасывающие
устройства). Примеры рекомендуемых типовых устройств пыле-
стружкоприемников указаны в приложении ГОСТ 12.2.009—80.
При наличии у потребителя групповой отсасывающей системы
станок должен снабжаться приемником пыли или аэрозолей для
присоединения к групповой системе отсоса.
Санитарные правила организации технологических процессов
и гигиенические требования к производственному оборудованию
требуют, чтобы при разработке и организации технологических
процессов и конструировании производственного оборудования
(станков, машин, аппаратуры, инструментов и др.) были
обеспечены при их дальнейшем использовании: отсутствие
или минимальное выделение в воздух помещений, атмос-
феру и сточные воды вредных или неприятно пахнущих
веществ.
Основными направлениями в организации технологических
процессов при конструировании и модернизации оборудования,
обеспечивающими указанные в п. 3 требования, должны являться:
замена вредных веществ безвредными или менее вредными; замена
сухих способов переработки пылящих материалов мокрыми;
применение оборудования с встроенными местными отсосами;
применение гидро- и пневмотранспорта при транспортировке
пылящих материалов.
Станки для механической обработки материалов и изделий,
сопровождающейся выделением пыли, должны иметь укрытия
зоны обработки или защитные светопрозрачные щитки и встроен-
ные отсосы.
Механизированный инструмент, при работе с которым проис-
ходит образование пыли, должен выпускаться заводом с встроен-
ным отсасывающим устройством. В паспортах аппаратов и машин,
работающих с выделением пыли и имеющих встроенные отсосы
в самой их конструкции (мельницы, металлообрабатывающие
и деревообрабатывающие станки и др.), должны содержаться
указания о необходимости разрежения под укрытием, об объеме
отсасываемого из них воздуха при определенных параметрах
технологического процесса и сведения о количестве выделяющихся
пыли и стружки. Станки должны быть оборудованы современными
устройствами для беспыльного удаления стружки.
196
Государственный контроль за работой газоочистных и пыле-
улавливающих установок имеет своей целью обеспечить осуще-
ствление предприятиями и организациями независимо от их
ведомственной принадлежности, бесперебойной и эффективной
работы установок санитарной очистки газов, а также своевремен-
ное внедрение в промышленное производство нового, газоочист-
ного и пылеулавливающего оборудования, отвечающего послед-
ним достижениям отечественной и зарубежной науки и техники.
Изучение опыта эксплуатации пылестружкоотсасывающих си-
стем на ряде предприятий показало, что в некоторых случаях эти
установки являются безнадзорными, а поэтому с течением времени
эффективность их работы снижается, иногда они выходят из строя
в связи с износом отдельных элементов (например, циклонов)
и чрезмерного загрязнения фильтров.
Пылестружкоотсасывающие установки должны быть в ведении
вентиляционной группы контроля предприятия и службы главного
механика. Эти службы должны периодически осуществлять ви-
зуальный осмотр всей установки и отдельных ее элементов в це-
лях своевременного обнаружения износа отдельных элементов,
включая циклон, фильтры, трубопроводы. Необходимо организо-
вать также своевременную очистку и замену фильтров.
Целесообразно не реже 2 раз в год производить испытание
пылестружкоотсасывающей системы, особенно групповой, на
эффективность удаления пыли и стружки из зоны резания и очистки
воздуха от пыли после фильтра, а также осуществлять профилак-
тический ремонт или замену отдельных элементов системы.
Введение на ряде заводов (1ГПЗ, Московском электродном
и др.) такой профилактической деятельности позволило беспере-
бойно в течение длительного времени эксплуатировать групповые
пылестружкоотсасывающие системы с большой оздоровительной
и экономической эффективностью. Так, например, инженерно-
техническими сотрудниками 1ГПЗ еще в конце 50-х годов были
разработаны и осуществлены применительно к условиям завода
(изготовление латунных сепараторов) групповые отсасывающие
установки в двух исполнениях (для различных цехов).
В первом случае осуществлялось удаление пыли и стружки из
зоны резания пылестружкоотводчиками ВЦНИИОТ и выдача их
в пневматический приемник, встроенный в корыто станка. Далее
стружка и пыль перемещались воздушным потоком по трубопро-
водам в циклон, где происходило их отделение от воздуха и вы-
дача в специальную тележку. Мелкая пыль задерживалась
фильтром.
Во втором случае осуществлялись отсос металлической
стружки и пыли непосредственно из зоны резания трех токарно-
револьверных станков (при наружной обработке и расточке от-
верстий одновременно), транспортировка по пневматическим тру-
бопроводам в циклон и непрерывная выдача в специальную
тележку.
197
В обоих вариантах была применена двухступенчатая очистка
воздуха от пыли. Обе установки работали с большой эффектив-
ностью более 20 лет. Однако оздоровительная и экономическая
эффективность второго исполнения выше, хотя этот вариант
пневматической системы несколько сложнее.
Следует отметить большое внимание, уделявшееся руководст-
вом 1ГПЗ и администрацией цехов не только в части разработки,
испытания и отладки этих пневмосистем, но и в части профилак-
тического надзора и своевременного их ремонта. Это внимание и
обеспечивало бесперебойную работу пневматических систем уда-
ления пыли и стружки в течение более 20 лет.
Огромную инициативу при разработке, осуществлении и испы-
тании пневматических систем удаления пыли и стружки при
обработке графитизированных материалов проявило руководство
Московского электродного завода. И на этом предприятии скон-
струированы и работают более 20 лет групповые пневматические
системы удаления графитно-угольных отходов непосредственно
из зоны резания. Эти групповые системы, обслуживающие боль-
шое число станков, выполнены в двух вариантах: с побудителем
тяги воздуха в виде вентилятора высокого давления и матерчатых
фильтров; с побудителем тяги воздуха в виде турбовоздуходувок
ТВ-150.1.12 и электрофильтров УВП-10 110].
Эффективность обеих установок очень высокая. Теперь трудно
себе представить, как можно было работать без пылестружкоотса-
сывающих устройств.
Необходимо отметить, что большой оздоровительный и эконо-
мический эффект достигнут на 1ГПЗ, Московском электродном
заводе и ряде других предприятий в связи с учетом при проек-
тировании этих систем закономерностей формообразования и на-
правления движения потоков стружки и пылевых частиц. Разра-
ботанные на основе этих закономерностей пылестружкоприемники
для конкретных условий обработки различных материалов, орга-
нически связанные с режущими инструментами, послужили осно-
вой эффективного удаления пыли и стружки непосредственно
из зоны резания.
ГЛАВА 8
ПОТЕНЦИАЛЬНО ОПАСНЫЕ ФАКТОРЫ
ПРИ обработке различных материалов
АБРАЗИВНЫМИ ИНСТРУМЕНТАМИ И КОМПЛЕКСНОЕ
РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ БЕЗОПАСНОСТИ
Абразивный инструмент, имеющий большую частоту вращения,
в случае его разрыва представляет серьезную опасность травмиро-
вания станочника. Учитывая, что этот инструмент обладает
большой чувствительностью к ударным нагрузкам и сотрясениям
198
Рис. 130. Пылевые потоки при
шлифовании
и что на его прочность
оказывают влияние темпе-
ратура и влажность, раз-
рыв его во время работы
(особенно при нарушении
правил испытания, хра-
нения и эксплуатации)
весьма вероятен.
Опасность травмирова-
ния возникает и при слу-
чайном прикосновении к быстровращающемуся абразивному
кругу. При шлифовании, обдирочных работах и заточке режу-
щего инструмента без СОЖ от поверхности соприкосновения
абразивного круга с обрабатываемой деталью отделяется боль-
шое количество смешанной пыли (пылевые частицы абразива
и обрабатываемого материала), представляющей опасность для
травмирования глаз и заболевания дыхательных путей.
Количество пыли, отделяющейся от обрабатываемого мате-
риала и абразивного инструмента, зависит от ширины шлифова-
ния, режимов резания (и, s и /), физико-механических свойств
обрабатываемого материала и характера абразива (по связке
и режущим зернам).
Замечено, что при грубом шлифовании (обдирке) количество
пыли, отделяющейся в процессе резания абразивными инструмен-
тами, колеблется в пределах 100—300 г/ч машинного времени,
а при тонком шлифовании и заточке металлического режущего
инструмента 25—50 г/ч машинного времени. При этом пыль обра-
батываемого материала составляет приблизительно 80 % общего
количества пыли, отделяющегося в процессе обработки абразив-
ным инструментом.
При решении задачи обеспыливания для рассматриваемых абра-
зивных станков следует в значительной степени исходить из пред-
посылок, сделанных выше при решении задачи удаления стружки
и пыли в процессе фрезерования хрупких материалов дисковыми
фрезами. Это виды резания имеют много общего, особенно в форме
и направлении движения потока пылевых частиц.
Наблюдая работу шлифовального круга, легко заметить два
пылевых потока, отделяющихся от места обработки: один (основ-
ной) направлен по касательной к окружности круга, а второй поток
мелких пылевых частиц движется вокруг круга в сторону враще-
ния последнего (рис. 130). Форма и направление этих пылевых
потоков достаточно ясно наблюдаются по огневым линиям, обра-
зующимся при активной работе абразивного круга.
Как видно на рис. 130, при шлифовании без охлаждения основ-
ной поток пылевых частиц имеет форму клина (у места его образо-
199
вания) и всегда направлен в сторону вращения абразивного круга.
Угол клина Q и угол отклонения основного потока от обраба-
тываемой поверхности зависят главным образом от режимов
резания и в меньшей степени от физико-механических свойств
обрабатываемого материала. Практически угол Qi невелик и ко-
леблется в пределах 2—5°. Это является специфической особен-
ностью шлифования без СОЖ по сравнению с фрезерованием
дисковыми фрезами. В данном случае в связи с очень малыми глу-
бинами резания отклонение потока пыли от обрабатываемой по-
верхности (угол настолько мало, что расположить встречно
ему входное отверстие приемника весьма сложно. Приходится
искать несколько другие решения по сравнению с пылеприемни-
ками для горизонтально-фрезерных станков.
Таким образом, эффективное удаление пыли при шлифовании
абразивными кругами может быть достигнуто только при учете
этой специфики и зависит от соответствующей конструкции пыле-
приемника, расположения его относительно направления потока
пылевых частиц, степени регулирования приемника по мере
срабатывания абразивного инструмента. Весьма важно,
чтобы пылеприемник был органически связан с ограждением
круга.
При проектировании шлифовальных станков и пыле-
приемников для шлифовальных и особенно заточных станков
в ряде случаев не учитывают необходимость удаления пыле-
вых частиц, образующихся при правке абразивного инстру-
мента.
Многие полагают, что правка абразивного круга производится
редко и защитить правильщика от пыли можно респиратором и
защитными очками. Однако для получения деталей высокого
качества абразивный круг необходимо периодически (и довольно
часто) править, подобно тому как резец или фрезу по мере их
износа и затупления следует затачивать. Правка абразивного
инструмента придает ему требуемую геометрическую форму,
восстанавливает остроту абразивных зерен и снимает с рабочей
поверхности круга слой грязи, образовавшийся в процессе об-
работки.
При правке абразивного инструмента выделяется огромное
количество пыли, которая долгое время витает в воздухе и кото-
рой дышат все, кто находится в зоне запыленности. Эта пыль по-
степенно оседает на оборудовании, проникает в его трущиеся
части, способствуя их преждевременному износу.
ГОСТ 12.2.009—80 «Станки металлообрабатывающие. Общие
требования безопасности» предусматривает, чтобы отсасывающие
устройства обеспечивали очистку воздуха, удовлетворяющую
требованиям ГОСТ 12.1.005—76. Для станков, работающих абра-
зивными кругами, это требование обязательно при работе и правке
круга.
200
ЮГРАЖДЕНИЯ-ПЫЛЕПРИЕМНИКИ АБРАЗИВНЫХ КРУГОВ
Общие требования, предъявляемые к ограждениям-телеприем-
никам абразивного круга, следующие.
1. Ограждающий кожух должен быть достаточно прочным,
чтобы не разрушиться и не получить остаточных деформаций
в случае разрыва абразивного круга во время работы. При проек-
тировании кожухов, ограждающих абразивный (алмазный) круг,
толщина его стенок должна определяться в зависимости от макси-
мальной скорости вращения круга и его диаметра по следующим
группам скоростей (в м/с): 40—63, 63—80, 80—100 (ГОСТ
12.2.001—74).
2. Для обеспечения безопасности (в случае разрыва абразив-
ного круга во время его работы) угол открытия ограждающего
кожуха должен быть минимальным, не больше предусмотренного
ГОСТ 12.2.001—74. Например, для кругов, применяемых
на обдирочных и точильных (заточных) станках, максималь-
ный угол открытия кожуха 90°, для плоскошлифовальных стан-
ков 150°.
3. Кожухи, ограждающие абразивные (алмазные) круги,
должны иметь органически связанный с кожухом пылеприемник,
присоединяемый к индивидуальной или групповой вентиляцион-
ной системе, работающей на всасывание.
4. При проектировании шлифовальных станков и кожухов-
пылеприемников для шлифовальных и особенно заточных станков
следует учитывать необходимость удаления пылевых частиц,
образующихся при правке абразивного инструмента. Правящий
инструмент должен располагаться в зоне действия отсоса.
На рис. 131 показана схема устройства защитного кожуха-
пылеприемника для обычных заточных станков. Эта схема при-
водится как рекомендация не только для указанных станков,
но и для рассмотрения некоторых общих нормативных требова-
ний, предъявляемых к кожухам-пылеприемникам. Кожух-пыле-
приемник состоит из корпуса 2, в котором размещен абразивный
круг, дверцы 1, надежно закрепленной болтами или специальными
замками (на рис. 131 не показаны), регулируемой по мере сраба-
тывания абразивного круга заслонкой 3, пылеприемной части 4
и отсасывающего патрубка 5. Входное отверстие патрубка 5
расположено встречно к основному потоку пылевых частиц,
отделяюцихся в процессе обработки (заточки) инструмента.
Углы открытия защитного кожуха а и at для различных
абразивных станков выбираются в соответствии с требованиями
ГОСТ 12.2.001—74. Для обычных заточных станков угол а не
должен превышать 65°, а ах = 90°. В целях повышения безопас-
ности следует принимать возможно меньшие углы открытия а
и аР Так, например, при ручной заточке режущего инструмента
в большинстве случаев вполне достаточным для работы является
угол а = 45ч-50°. Величина I зависит от диаметра крепежных
291
Рис. 131. Схема устройства защитного кожуха-пылеприем-
ника
шайб, которые также нормализованы. Рекомендуется принимать
I = 0,5£>2.
Между абразивным кругом и стенками защитного кожуха-
пылеприемника должны быть зазоры, достаточные для того, чтобы
круг или закрепляющие его детали не касались внутренних стенок
кожуха. При чрезмерно больших зазорах увеличивается опас-
ность вылета осколков круга в случае его разрыва и ухудшаются
условия отсоса пыли. Зазор между новым кругом и внутренней
цилиндрической частью кожуха может колебаться в пределах
3—5 % диаметра круга. Боковые зазоры между торцовой поверх-
востью круга и боковой стенкой кожуха следует предусматривать
в пределах 10—15 мм, т. е. Нг = Н + 20-ь30 мм. Зазор С не
должен быть больше 3 мм (С 3 мм), lL sg 3 мм. Защитный кожух
необходимо делать весьма прочным, для того чтобы в случае раз-
рыва круга он мог не только удержать осколки от разлетания по
рабочему месту, но и сохраниться для дальнейшей службы.
Поэтому в соответствии с ГОСТ 12.2.001—74 в качестве материала
для изготовления защитных кожухов-пылеприемников допускается
сталь.
На рис. 132 показана схема ограждения-пылеприемника
ВЦНИИОТ с накопителем крупной пыли. Накопитель 4 является
нижней частью ограждения-пылеприемника, который снабжен
регулируемой заслонкой 2 и боковыми щитками 3. Посредством
патрубка 1 ограждение-пылеприемник присоединяется к индиви-
дуальной или групповой отсасывающей вентиляционной системе.
Это устройство рассчитано на работу с абразивным кругом диа-
метром 400 мм и шириной 40 мм при окружной скорости круга
30 м/с. При такой конструкции защитно-обеспыливающего уст-
ройства значительно облегчается транспортировка пыли по воз-
духопроводам и уменьшается загрузка фильтра, так как транспор-
тируется и фильтруется только мелкая пыль. В данном случае
202
Рис. 132. Ограждение-пылепри-
емник ВЦНИИОТ с накопите-
лем крупной пыли
Рис. 133. Ограждение-пыле-
приемник М. Маршата
скорость воздуха во всасывающем отверстии пылеприемника
принималась в пределах 8—10 м/с.
Объем отсасываемого воздуха в значительной степени опреде-
ляется конструктивными особенностями защитного кожуха пыле-
приемника. По данным М. Ф. Бромлея, для рассматриваемой кон-
струкции принимают
L = l,2uoFo3600 м3/ч,
где L — объем отсасываемого воздуха, м3/ч; vo — скорость воз-
духа во всасывающем отверстии, м/с; Fo — площадь всасывающего^
отверстия, м2; 1,2 — коэффициент запаса на просасывание воз-
духа через щели и неплотности в защитно-обеспыливающем
устройстве.
Скорость vo на основании опытных данных принимается рав-
ной 0,3цокр, а цокр — окружная скорость нового круга, м/с.
На рис. 133 приведена схема ограждения-пылеприемника
с накопителем крупной пыли, разработанного М. Маршата (ЧССР)
и рекомендованного Институтом охраны труда в Праге. Отличи-
тельной особенностью этого устройства является наличие в кор-
пусе 5 перегородки 4, которая образует канал 3. Окружной поток,
запыленного воздуха, встречая на своем пути заслонку 6, отса-
сывается через канал 3 в трубопровод 2. Ограждение-пылеприем-
ник снабжено накопителем крупной пыли 1. В подручнике станка
предусмотрены прорези, через которые отсасывается около 80 %
пыли, падающей на подручник. Заслонка снабжена трубкой
с отверстиями, через которую подается сжатый воздух, создающий
воздушную завесу, предотвращающую проникновение пыли в окру-
жающую атмосферу.
При работе на плоскошлифовальных станках с горизонтальной
осью вращения шпинделя пылевой поток, отделяющийся от абра-
зивного (алмазного) круга, направлен вдоль стола станка под
203;
Рис. 134. Приставной пылеприем-
ник к абразивному кругу станка
для шлифования направляющих
(ГДР)
Рис. 135. Схема ограждения-пыле-
приемника к обдирочно-шлифо-
вальному станку
некоторым небольшим к нему углом. Форма пылевого потока и его
направление в данном случае почти стабильны. Небольшое изме-
нение направления может вносить только резкое изменение ско-
рости и глубины резания. Несмотря на кажущуюся простоту,
при решении проблемы удаления пыли и капель СОЖ для плоско-
шлифовальных станков возникают затруднения, обусловленные
сложностью расположения всасывающего отверстия телеприем-
ника встречно к направлению основного пылевого потока. В этом
•случае имеются различные пути решения задачи.
На рис. 134 показан вариант приставного приемника 1 к абра-
зивному инструменту станка, предназначенного для шлифования
направляющих (ГДР). Посредством гибкого металлорукава 2
приемник может устанавливаться в различные положения в за-
висимости от направления движения основного потока пыли.
На рис. 135 приведена схема ограждения-пылеприемника
обдирочно-шлифовального станка фирмы «Роуланд», отличающе-
гося наличием двух всасывающих отверстий. Мелкие пылевые
частицы, обладающие относительно небольшой кинетической энер-
гией, отсасываются через первое отверстие, а крупные — через
второе. При этом имеется в виду, что крупные пылевые частицы
при приближении ко второму отверстию теряют значительную
часть своей первоначальной кинетической энергии и могут легко
изменить направление движения в сторону всасывающего отвер-
стия под действием воздушного потока вблизи этого отверстия.
Аналогичное решение задачи обеспыливания и удаления ка-
пель СОЖ для плоскошлифовальных станков показано на рис. 136.
И в этом случае пылеприемник является сложной конструкцией,
органически связанной с ограждением абразивного круга. Для
сохранения высокой эффективности удаления вредных выделений
из зоны резания при срабатывании круга (уменьшении его диа-
метра) предусмотрен регулируемый П-образный козырек. Такое
исполнение, с нашей точки зрения, является наиболее совершен-
ием
Рис. 136. Регулируемое огражде-
ние-пылеприемник плоскошлифо-
вального станка (ГДР)
Рис. 137. Ограждение абразив-
ного круга с регулируемым пы-
леприемником
ным, так как решает комплекс задач безопасности в органической
связи с конструкцией станка и является одним из примеров пере-
хода от техники безопасности к безопасной технике.
Несколько иное решение рассматриваемой задачи приведен»’
на рис. 137. В этом случае пылеприемник 1, снабженный регули-
руемым козырьком 2, не связан с ограждением абразивного (алмаз-
ного) круга. Он является как бы приставным. Эффективность,
удаления пыли и капель СОЖ при прочих равных условиях и
одинаковом количестве отсасываемого воздуха в этом случае будет
несколько меньше. Однако конструкцией предусматривается
правка круга в зоне ограждения, что является преимуществом.
В отечественной и зарубежной станкостроительной практике-
в последние годы все чаще встречаются устройства для правки
абразивных кругов, встроенные в ограждение-пылеприемник, что-
способствует удалению значительного количества пыли при вы-
полнении этой операции. На рйс. 138 показано устройство для
правки абразивных кругов на плоскошлифовальных станках. Жела-
тельно разработать такие конструкции и для заточных станков.
Индивидуальные отсасывающие агрегаты. Созданию таких
устройств в СССР и за рубежом уделяется значительное внимание.
Обычно они эффективно работают при наличии двухступенчатой
системы очистки воздуха от пыли и при своевременной очистке-
фильтров, загрязняемых пылью. Период между необходимыми
сроками очистки фильтра от пыли определяется характером отса-
сываемой пыли, пылевой и воздушной нагрузками на единицу
поверхности фильтра. Если фильтр своевременно не очищать, то-
будет расти его сопротивление и резко снизится эффективность
отсасывания пыли из зоны резания.
205.
Рис. 138. Плоскошлифовальный Рис. 139. Отсос-приставка к станку
станок с устройством для правки
абразивного круга
На рис. 139 в качестве примера показан наиболее простой
отсос-приставка к плоскошлифовальному станку. Это устройство
состоит из регулируемого пылеприемника 2, гибкого металли-
ческого рукава 1, вентилятора 3, пылеосадочной камеры 5 и сет-
чатой крышки — масляного фильтра 4. Как видно из рис. 139,
отсос-приставка занимает некоторую производственную площадь.
На рис. 140 показана схема индивидуального отсасывающего
агрегата ЗИЛ-900, разработанного группой инженеров Москов-
ского автомобильного завода имени Лихачева. Этот индивидуаль-
ный отсасывающий агрегат состоит из цилиндрического корпуса 3,
вентилятора 2, электродвигателя 1, рукавных фильтров 4, цик-
лона 5 и пылесборника 6. Рукавные фильтры, выполненные из
ткани, снабжены механизмом периодического встряхивания, кото-
рое осуществляется с помощью рукоятки 8. Запыленный воздух
•через патрубок 7 попадает в циклон, в котором отделяются глав-
ным образом крупные фракции пыли, поступающие в пылесбор-
.ник. Далее воздух поступает в рукавные фильтры, задерживающие
мелкую пыль; очищенный в них воздух выбрасывается вверх,
как показано стрелками на рис. 140. Пыль, скапливающаяся
на внутренних поверхностях рукавных фильтров, при их встряхи-
вании поступает в пылесборник 6.
Агрегат ЗИЛ-900 имеет следующую характеристику: объем
отсасываемого воздуха (при новых незапыленных рукавных
фильтрах из ткани арт. 564) L — 1070 м3/ч; полное давление, раз-
виваемое вентилятором, 200 кгс/м2 (1960 Па). Агрегат эффек-
тов
Рис. 140. Индивидуальный отсасывающий агрегат
ЗИЛ-900
тивно работает при обычной конструкции кожуха-пылеприемника
на шлифовальных и заточных станках: а) с одним абразивным
кругом D sg 350 мм; б) с двумя абразивными кругами D 250 мм.
На рис. 141 показана схема присоединения агрегата ЗИЛ-900
к заточному станку.
Индивидуальные отсасывающие устройства с многоступенча-
той очисткой воздуха от пыли, выполняемые в виде приставок,
конструктивно не связанных со станком, обладают рядом до-
стоинств: возможностью применения для различных шлифоваль-
ных и заточных станков и, следовательно, технико-экономической
целесообразностью централизованного изготовления их специа-
лизированным заводом; возможностью перестановки с одного
станка на другой в связи с изменившимися условиями работы
на том или ином участке завода и, наконец, высокой степенью
очистки воздуха от пыли. Однако они, как правило, имеют зна-
чительные размеры и для установки требуют дополнительной
производственной площади. В связи с этим у конструкторов и тех-
нологов в последние годы появилось стремление создавать шлифо-
вальные и заточные станки с встроенной обеспыливающей системой.
На рис. 142, а и б показан плоскошлифовальный станок фирмы
BLOHM—SIMPLEX, оборудованный встроенным отсасывающим
устройством. Система отсоса состоит из кожуха 2 с регулируемым
пылеприемником 3, гибкого металлического рукава 1, соединен-
ного посредством колен 6 и 7 с центробежным вентилятором 5.
Вентилятор расположен в камере 4, которая закрывается масля-
ным крышкой-фильтром 8. Таким образом, отсасывающая система
207
Рис. 142. Плоскошлифовальный станок с встроенным пылеотсасы-
вающим устройством:
а — вид с фронтальной стороны; б — вид сзади
имеет две ступени очистки воздуха от пыли: первая ступень
очистки — пылеосадочная камера 4 и вторая ступень — масляный
фильтр (крышка-фильтр) 8.
На рис. 143 показан двусторонний заточной станок ВЦНИИОТ
с встроенным устройством для отсоса пыли из зоны резания.
Конструкцией этого станка предусмотрена трехступенчатая
очистка отсасываемого из зоны резания воздуха. Первой ступенью
очистки воздуха от пыли является нижняя часть кожухов-пыле-
приемников 1, периодически освобождаемых от крупной пыли
путем открывания заслонок в дне кожухов; второй ступенью —
циклон (встроен в станок) и третьей ступенью — масляный фильтр,
укрепляемый на задней стенке станка (на рис. 143 не показан).
Устройство прошло лабораторные и производственные испытания
с хорошими результатами. Общая эффективность пылезадержания
составляла около 99,5 %. К сожалению, станок не отработан
в эстетическом отношении, и пока не изготовлялась опытно-
производственная партия таких станков.
Групповые отсасывающие системы. Такие системы строятся
при сосредоточенном размещении заточных и шлифовальных
станков, работающих без охлаждения. Наиболее характерным
случаем применения групповых воздушных систем для станков,
работающих абразивным инструментом, являются заточные от-
деления машиностроительных заводов. Причем эффективность
действия таких систем, так же как и индивидуальных обеспыли-
вающих устройств, в значительной степени зависит от конструк-
ции пылеприемников и от того, в какой мере они решают задачу-
208
Рис. 143. Внешний вид двустороннего
заточного станка ВЦНИИОТ с встроен-
ным отсосом пыли
улавливания и удаления пыли
при правке абразивного инстру-
мента.
На рис. 144 показан план
размещения абразивных станков
в одном из заточных отделений
1ГПЗ. В отделении размещено
три двусторонних заточных
станка А, предназначенных
главным образом для заточки
резцов, и два универсальных за-
точных станка Б, предназначен-
ных для заточки фрез, сверл
и другого сложного режущего
инструмента. Как видно из
рис. 144, эти пять станков
имеют десять зон выделения пылевых частиц и соответственно
оборудованы десятью пылеприемниками 1 и 2. Сеть воздухопро-
водов предназначена для удаления запыленного воздуха из всех
десяти зон образования пыли.
Вытяжная вентиляционная установка 1ГПЗ (рис. 145) обору-
дована вентилятором 4 (тип ЦП-7-40, L = 10 250 м3/ч, Н =
= 100 мм вод. ст.), электродвигателем 3 (N = 10 кВт, п =
= 970 об/мин), двумя циклонами 5 для сухой Ъчистки (типа ЛИОТ)
и пылесборниками 6.
В целях уменьшения шума, создаваемого вентилятором, по-
следний (вместе с электродвигателем и циклонами) вынесен из
помещения и укреплен на наружной стене отделения при помощи
кронштейнов 1 и 2. Входные отверстия циклонов 5 соединены си-
стемой воздухопроводов переменного сечения с пылеприемни-
ками 1 и 2 (см. рис. 144).
По данным завода, такое устройство обеспечивает во входных
отверстиях телеприемников скорость воздуха ит = 10 м/с, что
вполне гарантирует удаление пыли из зоны ее образования и транс-
портировку к циклонам-очистителям.
Из рассмотренного выше можно сделать следующие выводы.
1. Эффективность удаления пыли и безопасность при обра-
ботке различных материалов абразивными кругами в значитель-
ной степени зависят от конструкции кожуха-пылеприемника,
к которому предъявляются следующие основные требования:
механическая прочность, исключающая разрушение кожуха в слу-
чае разрыва круга; максимальное (допустимое по условиям ра-
боты) укрытие кожухом абразивного круга, сокращающее до мини-
мума возможность вылета осколков круга из кожуха в случае
8 Власов А. Ф.
209
Рис. 144. План размещения абразивных станков в заточном отде-
лении с групповым отсосом пыли
Рис. 145. Групповое пылеотсасывающее устройство 1ГПЗ (вид сбоку)
210
разрыва круга; наивыгоднейшее расположение пылеприемной
части кожуха по отношению к направлению пылевого потока;
использование нижней части кожуха-пылеприемника в качестве
первой ступени очистки воздуха от пыли (для обдирочно-шлифо-
вальных станков); улавливание и отвод пылевых частиц при
правке абразивного круга.
2. Индивидуальные отсасывающие устройства должны обес-
печивать очистку воздуха от высокодисперсной пыли, в связи
с чем целесообразно применять устройства с двух- и трехступен-
чатой очисткой. При конструировании таких устройств необхо-
димо предусматривать выход очищенного воздуха в помещение
с малыми скоростями преимущественно вверх.
3. Большой отечественный и зарубежный опыт по улавлива-
нию пыли при обработке различных материалов абразивными
инструментами позволяет рекомендовать разработку отраслевого
стандарта на кожухи-пылеприемники и индивидуальные отса-
сывающие устройства.
8*
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Профилактические мероприятия, направленные на устранение
травматизма, необходимо проводить не только на рабочем месте,
на котором произошла травма, но и на аналогичных рабочих
местах данного завода и других заводов отрасли. К сожалению,
это положение выполняется далеко не всегда. Обычно ограничи-
ваются расследованием обстоятельств несчастного случая, уста-
новлением его причин и определением профилактических меро-
приятий применительно к месту происшествия, без распростра-
нения этих мероприятий на другие аналогичные рабочие места,
на которых потенциальная опасность имеется, но еще не прояви-
лась в виде травмы. Этим в значительной степени объясняется
наличие повторяющихся травм, вызываемых одними и теми же
травмирующими факторами при одних и тех же обстоятельствах
в различных цехах одного и того же предприятия и на различных
предприятиях отрасли (например, порезы рук и ног сливной
стружкой, травмы глаз отлетающей стружкой и пылью обрабаты-
ваемого материала и инструмента и т. д.).
Другой причиной повторящихся случаев, вызываемых одним
и тем же травмирующим фактором, является невыполнение рядом
организаций-потребителей станков п. 18 Положения о расследо-
вании и учете несчастных случаев на производстве, утвержденного
постановлением Президиума ВЦСПС, в котором указано: «Если
несчастный случай произошел по причине конструктивных недо-
статков оборудования, то администрация организации обязана
направить заводу-изготовителю этого оборудования обоснованную
рекламацию, копии которой направляются в соответствующий
ЦК профсоюза и в вышестоящую хозяйственную организацию».
Невыполнение этого требования организациями-потребителями
металлорежущих станков не стимулирует заводы-изготовители
станков к своевременному решению задач безопасности при их
проектировании. Между тем конструктивные недостатки станков
являются одной из причин несчастных случаев, которая обуслов-
ливает определенное количество травм при^работе на металлоре-
жущих станках. _ *
Целесообразно, чтобы необходимость' рекламации заводу-из-
готовителю на конкретные конструктивные недостатки станков,
вызвавшие несчастный случай, выявляла комиссия, расследующая
несчастный случай, одновременно с оформлением акта о несчаст-
212
С
0 -^пт
14
Рис. 146. Общая модель
системы Ч — М — С — Пт
ном случае, и это мероприятие (реклама-
ция) находило бы отражение в акте.
В практической деятельности пред-
приятий профилактические мероприятия
в большинстве случаев проводятся в свя-
зи с уже имевшимися несчастными слу-
чаями. Это способствует снижению числа
пострадавших при несчастных случаях.
Однако необходимо практически исполь-
зовать и другие пути решения задачи,
основанные на прогнозировании опас-
ности. При этом следует иметь в виду,
что не всегда причины несчастных случаев ясны, не всегда
вероятность несчастного случая очевидна. Следовательно, наи-
более эффективное решение задач безопасности может быть до-
стигнуто в том случае, когда планы-прогнозы развития предприя-
тия и отрасли в целом будут органически связаны с планами-
прогнозами предупреждения травматизма, т. е. когда прогности-
ческие мероприятия по предупреждению травматизма будут раз-
рабатываться одновременно с планами развития отрасли и вхо-
дить в них как раздел. Только при этом условии мероприятия по
безопасности труда смогут быть подлинно профилактическими,
опережающими несчастные случаи.
Поиск наиболее эффективных путей решения задач безопас-
ности в процессе проектирования металлорежущих станков целе-
сообразно осуществлять, исходя из логической взаимосвязи эле-
ментов системы человек—машина—окружающая среда—предмет
труда, т. е. Ч—М—С—Пт. Методическим средством поиска на
основе взаимосвязи элементов системы и потенциальной опасности
может служить общая модель, приведенная на рис. 146.
Модель читается следующим образом: если потенциальная
опасность О проявится в процессе работы машины-станка, то она
может отрицательно влиять на человека Ч, управляющего ею,
на окружающую (производственную) среду С, на предмет труда /7Т
и на машину (станок) 714. При этом имеется в виду, что одни опас-
ности (травмоопасные факторы), проявляющиеся в процессе ра-
боты машины (станка), могут отрицательно влиять только на
человека, управляющего ею, а другие (шум, пылевая опасность)
на среду, окружающую рабочие места, т. е. и на людей, находя-
щихся в производственном помещении. В этом случае степень
отрицательного влияния на окружающую среду зависит от числа
станков, создающих опасность в производственном помещении.
Некоторые опасные факторы оказывают отрицательное влия-
ние на все элементы указанной выше системы, включая и продукт
труда (обрабатываемое изделие). Это влияние на одни элементы
системы может быть непосредственным (прямым), а на другие —
косвенным. Следовательно, выбор технических средств обеспече-
ния безопасности осуществляется на основе изучения специфи-
213
ческих особенностей каждого опасного фактора и сферы его дей-
ствия, а также с учетом ожидаемой оздоровительной и экономи-
ческой эффективности принимаемых решений. На основе общей
классификацией потенциально опасных и вредных факторов
(ГОСТ 12.0.003—74 «Опасные и вредные производственные фак-
торы. Классификация») для конкретного типа проектируемого
станка (токарного, шлифовального, фрезерного и т. д.) с учетом
его назначения (универсальный, специальный, агрегатный и т. д.),
обрабатываемого материала и других особенностей, составляется
перечень опасных и вредных факторов, имеющих прямое отноше-
ние к данному типу станка, а затем строится логическая модель
сферы их действия и поиска путей решения задач безопасности
для каждого фактора [3].
Из многообразия технических средств решения задач защиты
от травм стружкой и организованного ее удаления от станков не-
обходимо отбирать для конкретных условий обработки комплекс-
ные решения, обоснованные критериями безопасности и социально-
экономическими показателями. Так, например, при проектирова-
нии станков и автоматических линий, предназначенных для об-
работки хрупких металлов и неметаллических материалов без
СОЖ, наиболее эффективной следует признать пневматическую
систему удаления пыли и стружки непосредственно от режущих
инструментов; при проектировании станков, предназначенных
для обработки различных материалов с применением СОЖ, во
многих случаях целесообразно использование СОЖ (в закрытой
камере) для направления элементной стружки на встроенный
в станок транспортер. В отдельных случаях для удаления стружки
из зоны резания целесообразно применение сжатого воздуха.
Для практического решения проблемы удаления пыли и струж-
ки от режущих инструментов на всех предприятиях машинострое-
ния необходимо значительно большее внимание к этой проблеме,
прежде всего со стороны таких крупных организаций Минстанко-
прома, как ЭНИМС, ВНИИ инструмента, Оргстанкопром, а также
заводов-изготовителей ' станков.
Первостепенное значение приобретает задача удаления пыли
и стружки при проектировании станков с ЧПУ и роботизирован-
ных комплексов по обработке металлов резанием. В этой области
необходимы дополнительные исследования и решения как в плане
устойчивого дробления стальной стружки в процессе резания,
так и в плане удаления стружки и пыли от режущих инструментов
и организованного их транспортирования в зону брикетирования.
Весьма перспективной задачей является использование ме-
тода порошковой’металлургиигдля превращения металлической
стружки в порошок в единой системе пневматического ее уда-
ления из зоны резания, транспортировки к месту переработки
в порошок и штамповки из него разнообразных изделий. В этом
случае резко сократятся транспортные расходы и потери струж-
ки, отпадет необходимость ее брикетирования и переплавки.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
ПРИЛОЖЕНИЯ
МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ЗАПЫЛЕННОСТИ ВОЗДУХА
ПРИ ОБРАБОТКЕ РАЗЛИЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ
РЕЗАНИЕМ
Пылью принято называть измельченное твердое вещество с размерами ча-
стиц от 100 до 1 мк. Совокупность более мелких частиц определяется понятием
«дым». При обработке различных материалов резанием от обрабатываемой де-
тали, а иногда и от инструмента отделяется большое количество пылевых частиц.
Это наблюдается, например, при точении и фрезеровании хрупких металлов и
неметаллических материалов, особенно различных пластиков; при обработке
различных материалов абразивными инструментами без охлаждения; при заточке
режущих инструментов; при правке абразивных кругов и в других случаях об-
работки резанием.
Как известно, действие пыли на организм человека зависит прежде всего
от ее физико-химического состава, от степени измельчения частиц, т. е. от дис-
персности пыли, и от количества пыли, попадающей в органы дыхания.
Крупные тяжелые пылевые частицы быстро оседают. В органы дыхания
такие частицы (размером в несколько десятков микрон) попадают редко, так как
скорость их падения больше скорости движения воздуха при вдохе.
Мелкие пылинки длительное время находятся во взвешенном состоянии
в воздухе и легко проникают в легкие при вдохе. Пылевые частицы размером
менее 10 мк и особенно менее 5 мк могут глубоко проникать в легкие и наиболее
опасны для здоровья человека. Действие пыли на организм человека чаще всего
выражается в хронических заболеваниях легких, а также дыхательных путей,
известных под названием пневмокониозы. Особенно опасной является пыль, со-
держащая значительное количество двуокиси кремния.
Из сказанного следует, что для оценки запыленности воздуха необходимо
получить сведения о количестве и качестве содержащейся в воздухе
пыли и сопоставить эти сведения с допустимыми нормами запыленности
(см. ГОСТ 12.1.005—76).
Количественное определение запыленности воздуха можно производить
двумя способами:
1) определяют весовое количество пыли, содержащейся в определенном
объеме воздуха (обычно в мг/м3);
2) определяют число пылевых частиц, содержащихся в единице объема воз-
духа (обычно в 1 см3).
Первый способ определения носит название весового (гравиметрического),
второй способ — счетного (кониметрического).
В санитарно-гигиенической практике в основном пользуются весовым мето-
дом, так как динамика его показаний коррелирует с динамикой заболеваемости
пневмокониозами. Экспериментальные данные также подтверждают преимуще-
ственное значение массы воздействующего вещества. Предельно допустимые
нормы запыленности воздуха в производственных помещениях в соответствии
с ГОСТ 12.1.005—76 определены первым способом, т. е. выражены (для раз-
личных по химическому составу пылей) в миллиграммах пыли, содержащейся
в 1 м3 воздуха (в мг/м3).
Качественная характеристика пыли определяется:
1) химическим составом вещества пыли, который обычно соответствует
химическому составу обрабатываемого материала; в некоторых случаях воз-
можно и целесообразно непосредственное химическое исследование образцов
пыли;
2) дисперсностью (степенью измельчения) вещества; в этом случае измерение
производится путем микроскопирования препаратов, на которых осела пыль,
подлежащая исследованию.
215
ВЕСОВОЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЫЛИ
Количество пыли в воздухе определяется по привесу, получаемому после
протягивания определенного объема исследуемого воздуха через взвешенный
аллонж, заполненный фильтрующим материалом (стеклянная или минеральная
вата). Аллонжи (рис. 147) к отбору воздуха подготовляют следующим образом.
В стеклянные аллонжи стандартного размера помещают хлопчатобумажную
вату слоем 3—4 см. При этом следят за тем, чтобы вата равномерно заполняла
аллонж и в то же время не была туго набита. Одновременно с заполнением ал-
лонжей ватой производится определение и выравнивание сопротивления ватных
фильтров с таким расчетом, чтобы разрежение за фильтром при пропускании че-
рез него воздуха со скоростью 15 л/мин было 150 мм вод. ст. Это осущест-
вляется с помощью специальной лабораторной установки.
Так как хлопчатобумажная вата гигроскопична и масса ее меняется при
изменении влажности воздуха, аллонжн доводятся до постоянной массы путем
просасывания через них горячего воздуха с температурой 100—105 °C. Номера
аллонжей и их масса записывают в книге. Аллонжи, доведенные до постоянной
массы, хранятся в специальных ящиках, где исключена возможность их случай-
ного загрязнения и запыления.
Отбор проб пыли производится путем протягивания исследуемого воздуха
через аллонжи с помощью воздуходувки или специальных приборов — аспи-
ратора, ротационной установки ПРУ-4 и др. Обычно отбирают две параллельные
пробы воздуха на уровне дыхания. Применительно к условиям работы на металло-
режущих станках пробы воздуха берут прежде всего из зоны дыхания станоч-
ника, а также вокруг станка н в проходах на уровне дыхания. При этом следует
учитывать приведенные в настоящей книге соображения о зонах максимального
загрязнения воздуха пылью при различных условиях резания. Продолжитель-
ность отбора проб воздуха (со скоростью 15 л/мин) зависит от количества пыли
в воздухе: чем меньше запыленность, тем больше должно быть время отбора,
и наоборот. Во всяком случае продолжительность отбора должна обеспечить
Рис. 147. Аллонж для задержания пыли:
1 — сетка; 2 — фильтрующий слой; 3 — крышка;
4 — крышка с пробкой (вариант)
Рис. 148. Аспиратор для отбора проб воздуха
216
привес фильтра, превышающий допустимую ошибку взвешивания (0,0002 г).
На рис. 148 показан аспиратор, представляющий собой металлический корпус,
внутри которого на шасси с панелью смонтированы электродвигатель асинхрон-
ный с короткозамкнутым ротором и пусковой обмоткой п = 2800 об/мин, воз-
духодувка ротационного типа, патроны для электроламп и резиновые шланги,
соединяющие ротаметры с воздуходувкой.
На панели смонтированы: ротаметры 2 (конусные стеклянные трубки с по-
плавками, служащие для определения скорости прохождения воздуха отбира-
емой пробы); ручки 1 вентилей ротаметров, с помощью которых производится
регулировка скорости отбора проб; штуцеры 6 для присоединения резиновых
трубок к фильтрам (аллонжам); предохранительный клапан 3, служащий для
предотвращения перегрузки электродвигателя при отборе проб воздуха с ма-
лыми скоростями; кнопки 4 для управления прибором («пуск» и «стоп»); клеммы
7 для заземления прибора; колодка 5, служащая для присоединения прибора
к сети посредством электрического шнура с вилками.
Аспиратор рассчитан на включение в сеть переменного тока частотой 50 Гц,
напряжением 220 В. Потребляемая аспиратором мощность не более 150 Вт.
Габариты прибора 220 X 190 X 190 мм, масса около 7 кг.
ОБРАБОТКА ВЗЯТЫХ ПРОБ
В лаборатории аллонжи доводят до постоянной массы и производят расчет
концентрации пыли (в мг/м3) по уравнению
где X — количество пыли, мг/м3; <?1 — постоянная масса аллонжа после взятия
пробы, мг; Q — постоянная масса аллонжа до взятия пробы, мг; V — объем
воздуха, протянутого через аллонжи, м3. Если протягивание воздуха произ-
водится при температуре, близкой к той, при которой градуировался реометр,
литраж фиксируется без поправки. При отклонениях необходимо внести поправку
по уравнению
где Ко— объем с поправкой; Vr— полученный объем; t — температура, при
которой производилось протягивание воздуха; L — коэффициент термического
расширения воздуха, равный 0,003665.
ПРИМЕР РАСЧЕТА КОНЦЕНТРАЦИИ В МГ/М3
Воздух протягивался 10 мин по 10 л/мин. Постоянная масса аллонжа до
взятия пробы 17,6762 г и после взятия пробы 17,6795 г:
v 17,6795— 17,6762 3,3 мг
X =------------------= -од- = 33 мг/м».
Для определения количества пылевых частиц в 1 см3 воздуха и их размера
в гигиенической практике применяется ряд приборов и методов. Среди них сле-
дует отметить счетчики пыли СН-2 и Оуэнса, с помощью которого взвешенные
в воздухе пылевые частицы быстро (припудительпо) оседают на покровное стекло
и представляют весьма удобный’препарат для подсчета количества пылинок
и определения их размера с помощью микроскопа.
Пылевые препараты на стекле для определения количества пылинок и их
размера могут быть получены и с помощью весьма простых приборов, именуемых
седиментаторами. В данном случае пыль медленно под действием собственной
массы оседает на покровное стекло, вставленное в дно небольшой камеры, в ко-
торой находится воздух для исследования. Камера имеет определенный, заранее
известный объем.
Счет пылевых частиц, и определение их размера производятся с помощью
микроскопа..
217
Рис. 149. Патрон-держатель фильтров для
пыли конструкции Б. Е. Андронова:
1 — корпус патрона; 2 — прокладки; 3 —
фильтрующая ткань; 4 — прижим
Счетный (кониметрический) метод ис-
пользуется при углубленных гигиенических
исследованиях воздушной среды на пыль.
В большинстве случаев, связанных с
определением запыленности воздуха при реза-
нии различных материалов, достаточно опре-
делить весовое количество пыли и химиче-
ский ее состав. Сопоставляя полуденные
данные с санитарными нормами на пыль
(ГОСТ 12.1.005.76), легко определить соот-
ветствие воздушной среды требованиям безо-
пасности.
В последние годы предложены и ши-
роко внедряются в практику ускоренные
методы исследования запыленности воздуха, основанные на использовании
в качестве фильтрующего материала ткани ФПП-15. Эта ткань, изготовл< иная
из различных полимеров, несет на себе отрицательный электрический заряд,
длительное время удерживающийся при хранении. На рис. 149 показан патрон-
держатель таких фильтров, разработанный во ВЦНИИОТ Б. Е. Андроновым. Пат-
рон изготовлен из фторопласта-4 или полиэтилена низкого давления и обладает
рядом преимуществ: прочностью, легкостью, стойкостью к агрессивным средам.
Определение запыленности воздуха при помощи патрона ВЦНИИОТ с филь-
тром из ткани ФПП-15 заключается, как обычно, в отборе проб воздуха из зоны
исследования аспиратором (рис. 150) с последующим определением привеса
фильтра и весового количества пыли на единицу объема воздуха (мг/м3).
Рис. 150. Отбор проб воздуха на пыль при точении:
1 — аспиратор; 2 — патрон-держатель фильтров из ткани ФПП-15
218
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
ПЫЛЕСТРУЖКОПРИЕМНИКИ И ЭЛЕМЕНТЫ
ОТСАСЫВАЮЩИХ УСТРОЙСТВ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ
УСЛОВИЙ ОБРАБОТКИ ХРУПКИХ МАТЕРИАЛОВ
I. Резец-пылестружкоприемник ВЦНИИОТ
Станки hs
1А62 70
1К62 72
1 — корпус пылестружко-
приемника; 2—5 — взаимо-
заменяемые резцы (проход-
ные, упорный проходной,
резьбонарезной); 6 — кре-
пежный винт
Область применения: для обработки хрупких металлов и неметалличе-
ских материалов (латуни, нейзильбера, чугуна, графита, карболита, те-
кстолита, древесных пластиков н др.) на станках среднего размера (1А62,
1К62 н др.). Применять в сочетании с отсасывающим устройством.
1. Корпус пылестружкоприемника ВЦНИИОТ
Станки h3
1А62 1К62 70 72
I — державка; 2 — опорная
пластина; 3 — криволиней-
ная направляющая
Оксидировать
219
Продолжение прилож. 2
2. Державка пылестружкоотводчика ВЦНИИОТ
Станки А *1 А,
1А62 1К62 20 22 45 47 8 10
Технические условия:
Материал — сталь марки 45
Твердость HRC 40—45
Острые кромки притупить
Технические условия:
Материал — сталь марки 45
Твердость HRC 35—40
Допускаемое отклонение на 20 шагов рифления ±30р
Допускаемое отклонение половины угла профиля рифления ±45'
Острые кромки притупить
4. Криволинейная направляющая
Технические условия:
Материал — сталь марки 45
Твердость HRC 40—45
Острые кромки притупить
220
Продолжение пр и лож. 2
5. Ревец проходной <р = 45°
Ъ'б
(ВК2, ВК6, ВК8)
о)
Технические условии:
Материал — сталь марки 45
Твердость HRC 40—45
Допускаемое отклонение на 20 шагов рифления ±30р.
Допускаемое отклонение половины угла профиля рифления ±45'
Острые кромки притупить
Отклонение от перпендикулярности по угольнику не более 0,01 : 100
При пайке пластины защитить рифления
Оксидировать после заточки и доводки
6. Резец проходной специальный <р = 45°
V6
221
Продолжение прилож. 2
7. Резец упорный проходной <р = 90°
VS
а — общий вид; б — корпус резца
Технические условия см. к п. 5
8. Резец резьбонарезной
\7б
а — внешний вид; б — корпус резца
Технические условия см. п. 5. Твердость режущей пластины HRC 62—65
222
Продолжение п р и л о ж. 2
9. Крепежный винт
Технические условия:
Материал — сталь марки 45
Твердость HRC 35—40
Острые кромки притупить. Оксидировать
10. Державка для заточки укороченных резцов
125
II. Схема закрепления резцов-пылестружкоприемников ВЦНИИОТ
в четырехпозициоином поворотном резцедержателе токарного станка
223
Продолжение прилож. 2
1П. Пылестружкоприемник ВЦНИИОТ со специальным отрезным резцом
Область применения: для удаления стружки и пыли при отрезке труб и
стержней малого диаметра из хрупких материалов (графита и др.) на стан-
ках среднего размера (1А62, 1К62 и др.). Рекомендуются I <: а; 20 мм
224
Продолжение прилож. 2
IV. Пылестружкоприемники ВЦНИИОТ для торцовки
Область применения: для токарных
и револьверных станков среднего раз-
мера при торцовке заготовок из хруп-
ких материалов без поворота резце-
держателя
Область применения: для удале-
ния стружки и пыли при двусто-
ронней торцовке колец из хруп-
ких материалов на станках сред-
него размера
V. Пылестружкоприемник для расточки
Область применения: для расточки (сверления) отверстий в заготовках
из графита с отсосом стружки и пыли через канал оправки. D—=
= 8—12 мм. Скорость воздушного потока от 20 м/с
225
Продолжение пр и лож. 2
VI. Двухканальный пневматический приемник ВЦНИИОТ
/ — корпус приемника; 2 — абразив; 3 — державка; 4 —
воздуховод
Область применения: для обработки резиновых валиков абразивным
инструментом
VII. Накладной пылестружкоприемник ВЦНИИОТ
для расточки отверстий
Область применения: для отвода
стружки и пыли при расточке от-
верстий в хрупких неметаллических
материалах
226
Продолжение прилож. 2
VIII. Электромеханическая схема блокировки индивидуального
отсасывающего устройства ВЦНИИОТ с пуском станка 1А62
/ — выключено; II — включено (прямой ход шпинделя);
III — включено (обратный ход шпинделя); 1 — валик
фрикциона; 2 — рычаг фрикциона;,3 —эксцентрик
IX. Схема монтажа отсасывающего устройства ВЦНИИОТ
на агрегатно-сверлильном станке
1 ~ щелевой пылестружкоприем-
ннк ВЦНИИОТ; 2 — гибкий ру-
кав; 3 — циклон; 4 — пылеструж-
косборннк; 5 — вентилятор; 6 —
электродвигатель АОЛ; 7 — фильтр
227
Продолжение прилож. 2
X. Схемы модификаций пылестружкоприемников
для разных условий фрезерования хрупких материалов
1. Модификация 1. Двусторонний пылестружкоприемник для торцовых
фрез с маятниковым движением головки: 1 — левый приемник; 2 — правый
приемник
Модификация 2. Пылестружкоприемник для торцовых фрез с возвратно-
поступательным движением фрезерной головки: 1 — ограждающая часть;
2 — приемная часть
228
Продолжение прилож. 2
XI. Схемы модификаций щелевых пневматических
пылестружкоприемников для различных условий сверления
хрупких материалов
Модификация 1. При сверлении от-
верстий с подачей ряда сверл сверху
вниз и автоматическим перемещением
заготовки на заданный шаг между
отверстиями
Модификация 2. При сверлении отверстий на токарном станке с исполь-
зованием задней бабки (телескопический пылестружкоприемник): 1 — го-
ловка приемника; 2 — пружина; 3 — неподвижный трубопровод
Модификация 3. При сверлении отверстий
с подачей сверла снизу вверх
229
Продолжение п р и л о ж. 2
XII. Коэффициенты местных сопротивлений
пылестружкоприемников ВЦНИИОТ
Назначение пылестружко- приемников Сх емы пыле приемиг :тружко- ков Коэффициенты сопротивлений
Для токар- ных стан- ков сред- него раз- мера £= 0,4 при v = 30 м/с в сече- нии F = 20 X 20 = 400 мм2
1 £= 1,0
J-*" при v = 35 м/с в сече- нии FTp =1130 мм2
iw £= 1,о при v = 35 м/с в сече- нии FTp — 1130 мм2
Для фре-
зерных
станков
среднего
размера
£=2,1
при v = 30 м/с в сече-
нии F = 40 X 20 = 800 мм2
230
Продолжение пр и лож. 2
Назначение
п ылестружко-
приемников
Схемы пылестружко-
приемииков
Коэффициенты
сопротивлений
Для фре-
зерных
станков
среднего
размера
Для свер-
лильных
станков
(шесть
сверл,
а = 18 мм)
3,1
при v — 30 м/с в сече-
нии F = 45 X 20 = 900 мм2
?= 1,6
при v = 20 м/с в сече-
нии F = 40 X 20 = 800 мм2
5= о,б
при v = 20 м/с в сече-
нии FTp = 180 мм2
е= з,о
при v — 20 м/с в сече-
нии F = 20 X 150 = 3000 мм2
231
Продолжение прилож, 2
XIII. Циклон НИИОГАЗа типа ЦН-15
Производительность (при у= 1,2 кг/м8), м8/ч
Потери давления, кгс/м2
Скорость на входе, м/с.
ММ 66 14,6 72 15,3 78 15,9 84 16,5 90 17,1
100 70 77 85 92 100
150 200 212 225 238 250
200 300 325 350 375 400
250 500 550 600 650 700
300 800 850 900 950 1000
350 1100 1150 1200 1250 1300
400 1450 1510 1575 1640 1700
Размеры, мм
D d А Б Ь1 Й1 л2 л., н
100 60 66 29 20 30 200 232 60 492
150 90 99 41 30 40 300 345 75 720
200 120 132 52 40 50 400 458 60 918
250 150 165 65 50 55 500 574 75 1149
300 180 198 78 60 60 600 687 90 1377
350 210 231 91 70 65 700 800 105 1605
400 240 264 104 80 70 800 913 120 1833
Данные для подбора циклонов приняты
по рабочим чертежам института «Гипрогазо-
очистка».
232.
П р о д о Л ж е~н и е" п р и л о ж. 2
XIV. Схема циклона с расшириющимся конусом
и приемным бункером
Производительность (при у= 1,2 кг/м3), м3/ч
Потери давления, кгс/м2
Скорость на входе, м/с
метр, мм 80 14,0 90 14,9 100 15.7 110 16,5 120 17,2 140 18,6 160 19,8
100 130 140 150 155 160 175 185
120 195 205 220 230 240 255 270
150 290 310 330 345 360 390 410
180 425 450 475 500 520 560 600
200 525 555 590 615 640 695 740
250 820 865 920 960 1000 1080 1160
300 1170 1240 1310 1370 1435 1550 1650
Размеры, мм
D 0.1D 0.2D 0.26D 0.4D 0,5D L4D I.65D 2D 3D
100 10 20 26 40 50 140 165 200 300
120 12 24 30 48 60 168 198 240 360
150 15 30 39 60 75 210 247 300 450
180 18 36 47 72 90 252 297 360 540
200 20 40 52 80 100 280 330 400 600
250 25 50 65 100 125 350 412 500 750
300 30 60 78 120 150 420 495 600 900
233
Продолжение прилож. 2
XV. Автоматические клапаны-разгрузители для циклонов
Грузовой
1 — патрубок циклона;
2 — корпус клапана; 3 —
клапан (эластичная рези-
на 2 — 2,5 мм); 4 — хому-
тик
Область применения: к циклонам групповых
и индивидуальных пневматических устройств для
непрерывной разгрузки их в процессе резания
от сухой элементной стружки и пыли. Высота
столба стружки и пыли должна исключать воз-
можность подсоса воздуха при открытом грузо-
вом клапане. Для стружки из латуни ЛС 59-1,
бронзы Бр. ОЦС 6-6-3 и других аналогичных
по форме #1= 94-100; регулируется гру-
зом Р; разгрузка происходит при Р2 > Pi- Н =
= IIА + 0,50; а= 354-45°; целесообразно при-
менять Di = 1,20.
1 — кронштейн; 2 — площадка с рычагом; 3 —
груз; 4 — резиновая прокладка
Резиновый
Область применения: к циклонам индивиду-
альных устройств для автоматической разгрузки
их от сухой стружки н пыли после каждой обра-
ботанной детали. Во время работы пневмати-
ческого устройства клапан прижат атмосфер-
ным давлением Р вследствие разрежения в па-
трубке циклона.
Клапан должен открываться при выключен-
ном электродвигателе вентиляционной установ-
ки, для чего последний блокируется с механиз-
мом включения шпинделя станка.
Рекомендуется: Н 50; Di = 1,250; D в за-
висимости от формы н размера стружки; объем
патрубка циклона следует принимать не менее
чем в 1,5 раза большим объема стружки и пыли,
снимаемых при обработке одной детали
234
Продолжение прилож. 2
XVI. Секторный коллектор (для магистрального
воздуховода D = 120 мм)
7S5
Сварить газовой сваркой (толщина листа 1,5 мм, материал — сталь мар-
ки СтЗ)
Область применения: для групповых пневматических систем удаления
сухой элементной стружки и пылевых частиц.
235
Продолжение прилож. 2
XVII. Передвижная регулируемая отсасывающая установка ВЦНИИОТ-62
Л-Л -условно повернуто
1 — корпус-бункер; 2 — электродвигатель (АОЛ, N = 0,6 кВт, п — 2800 об/мнн);
3 — циклон с обратным конусом; 4 — матерчатый фильтр; 5 — съемный корпус вен-
тилятора и механизма регулирования; 6—8 — двухступенчатые вентиляторы; 9 — ме-
ханизм регулирования; 10 — замок; 11 — входной патрубок циклона; 12 — рукоятка
механизма регулирования; 13 — коробка выключателя
Характеристика установки: вентилятор двухступенчатый D = 300 мм;
максимальная производительность на входе в циклон 300 м3/ч при разре-
жении 200 мм вод. ст.
Область применения: для экспериментальных работ по определению эф-
фективности пневматических пылестружкоприемников
236
Продолжение п р и л о ж. 2
XVIII. Примеры средств управления пневматическими,.
системами посредством трубных стрелок (из опыта фирмы MOLLER»
информации № 52)
Двухпутевая трубная
стрелка с клапаном-за-
слонкой прямоуголь-
ной формы
Многопутевая труб-
ная стрела с пово-
ротной трубой
Область применения трубных стрелок:
1) для объединения транспортируемого материала, поступающего из раз-
личных пунктов, в один трубопровод в исходном пункте;
2) для разведения транспортируемого материала на несколько прием-
ных пунктов.
Трубные стрелки могут выполняться как с ручным, так и с дистанцион-
ным управлением. Они применяются в пневмотранспортных системах, рабо-
тающих на всасывание и нагнетание.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Власов А. Ф., Миронов В. И., Котова В. А. Пневматические сред-
ства удаления стружки и пыли от режущих инструментов в условиях опытного
производства изделий из неметаллических материалов. —В кн.: Научные работы
институтов охраны труда ВЦСПС. М.: Профиздат, 1971. Вып. 69, с. 103—107.
2. Власов А. Ф., Самолдин А. А. Индивидуальный пылестружкоотса-
сывающий агрегат для вертикально-сверлильных станков. — В кн.: Научные
работы институтов охраны труда ВЦСПС. М.: Профиздат, 1971. Вып. 71,
с. 35—40.
3. Власов А. Ф. Безопасность при работе на металлорежущих станках.
М.: Машиностроение, 1977. 120 с.
4. Всесоюзная конференция по экономическим проблемам охраны труда.
Тезисы докладов. М.: ВЦНИИОТ ВЦСПС, 1973. 159 с.
5. Загорский Ф. Н., Загорская Е. П. Техника безопасности при ско-
ростном фрезеровании металлов. М.: Профиздат, 1951. 64 с.
6. Колесников И. Е. Рационализация и нормализация труда с помощью
системы микроэлементов. М.: Экономика, 1965. 215 с.
7. Коновалов Е. Г., Борженко А. В. Осциллирующее точение. Минск:
Изд-во АН БССР, 1960. 31 с.
8. Кучерин Н. А. Экономические аспекты заболеваемости и производи-
тельности труда. Л.: Медицина, 1978. 238 с.
9. Коптев Д. В. Зарубежные стружкопылеотсасывающие агрегаты. — Ма-
шиностроитель, 1971, № 8, с. 40—41.
10. Коптев Д. В. Обеспыливание на электродных и электроугольных за-
водах. М.: Металлургия, 1980. 127 с.
11. Крымов В. В. Техника безопасности и производственная санитария
при работе с магниевыми сплавами. М.: Машиностроение, 1980, 194 с.
12. Куприн А. И., Тихонцов А. М. Гидротранспорт стружки. М.: Ма-
шиностроение, 1978. 80 с.
13. Кейзер С. А., Авдюхина А. А., Алексеева А. А. Бериллий. Токси-
кология, гигиена, профилактика, диагностика и лечение бериллиевых поражений
Справочник/Под ред. А. И. Бурназяна. М.: Атомиздат, 1980. 115 с.
14. Мансырев И. Г. Способ кинематического дробления стружки при реза-
нии. — Станки и инструмент, 1976, № 2, с. 32—34.
15. Непрерывное удаление пневмотранспортом стружки и пыли из зоны
резания. Вып. 1 (4). М.: ЦИНТИ Тракторосельхозмаш, 1970. 70 с.
16. Основные руководящие материалы по проектированию пневматических
средств удалении стружки и пыли от режущих инструментов при обработке
хрупких материалов на металлорежущих станках и станочных линиях. М.:
Профиздат, 1963. 76 с.
17. Определение эффективности мероприятий по улучшению условий труда.
Межотраслевые методические рекомендации. М.: НИЙТрудя, 1979, 60 с.
18. Разработка технологических процессов механической обработки изделий
из конструкционного графита. Ч. 1. М.: Цветметинформация, 1975. 550 с.
19. Социально-экономические проблемы технического прогресса при соци-
ализме. Тезисы докладов. Горький, 1961, 30 с.
20. Способы завивания и дробления сливной стружки и области их при-
менения. Руководящие материалы ВНИИ Минстанкопрома. М.: НИИМАШ,
1970. 38 с.
238
21. Самолдин А. А. Влияние технического прогресса в станкостроении на
оснащение вертикально-сверлильных станков средствами безопасности.— В кн.:
Научные работы институтов охраны труда ВЦСПС. М.: Профиздат, 1974. Вып. 90,
с. 23—29.
22. Левина А. И., Латушкина В. Б. Санитарные условия труда при работе
на станках скоростного точения. — Гигиена и санитария, 1951 г., № 6.
23. Рябов А. Н., Кошарская Н. А., Шумлянекий А. С. Определение
запыленности воздуха при обработке заготовок из серого чугуна. — Станки
и инструмент, 1980, № 11, с. 30—31.
24. Труханов А. А. Непрерывное поточное производство. Вопросы органи-
зации и анализа. М.: Московский рабочий, 1946. 166 с.
25. Ч. Педхем, Дж. Сондеро. Восприятие света и цвета. Пер. с англ.
Р. Л. Бирковой и М. А. Островского. М.: Мир, 1978. 255 с.
26. Alfred Marchlewski. PNEUMATIC CHIP REMOVAL, American Machi-
nist, 1961, N 59.
27. Swarf Removal. USE of pneumatic Equrpment to Eliminate Cleaning
Time on the Machine Aircraft Production, November, 1943.
28. Dust Extraction on Smalt Machines — «The British Journal of Industial
Safety», 1956, N 37.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие......................................................... 3
Глава 1. Стружка и пыль обрабатываемого материала — опасные произ-
i водственные факторы.............................................. 5
Глааа 2. Эффективность применяемых способов и средств защиты от
стружки и пыли ......................................... 33
Глава 3. Закономерности формообразования и направления движения
потока стружки и пылевых частиц........................... 76
Глава 4. Пневматические пылестружкоприемники..................... 109
Глава 5. Пневматическая система удаления пыли и стружки от режущих
инструментов .................................................... 162
Глава 6. Определение эффективности пневматических систем удаления
пыли и стружки от режущих инструментов .......................... 172
Глава 7. Примеры решения и опыт внедрения индивидуальных и группо-
вых пылестружкоотсасывающих систем............................... 180
Глава 8. Потенциально опасные факторы при обработке различных мате-
риалов абразивными инструментами и комплексное решение за-
дач безопасности............................................ 198
Заключение ....................................................... 212
Приложения........................................................ 215
Список литературы................................................. 238
ИБ 3449
Александр Филиппович Власов
УДАЛЕНИЕ ПЫЛИ И СТРУЖКИ
ОТ РЕЖУЩИХ ИНСТРУМЕНТОВ
Редактор В. И. Яковлева
Художественный редактор С. С. Водчиц
Технический редактор Т. И. Андреева
Корректоры: Л. Е. Хохлова, Л. Л. Георгиевская
Оформление художника М. В. Швыряева
Сдано в набор 28.08.81. Подписано в печать 26.02.82.
Т-00456. Формат бОХЭО’/ц. Бумага типографская № 1.
Гарнитура литературная. Печать высокая. Усл. печ. л. 15,0.
Уч.-изд. л. 15,96. Тираж 25000 экз. Заказ 682. Цена 1 р. 20 к.
Ордена Трудового Красного Знамени
издательство «Машиностроение», 107076, Москва,
Стромынский пер., д. 4
Ленинградская типография № 6 ордена Трудового Красного Знамени
Ленинградского объединения «Техническая книга» им. Евгении Соколовой
Союзполиграфпрома при Государственном комитете СССР
по делам издательств, полиграфии и книжной торговли.
193144, г. Ленинград, ул. Моисеенко, 10.