стол устройства для резки листового материала струей воды

Формула изобретения

1. Стол устройства для резки листового материала струей воды, содержащий станину, на которой установлены опора для разрезаемого листа в виде параллельно смонтированных пластин с верхним заостренным торцом и средство поглощения струи воды, при этом заостренные торцы пластин расположены в одной плоскости с образованием проницаемой для воды опорной поверхности для листа, а средство поглощения струи размещено под упомянутой поверхностью, отличающийся тем, что каждая пластина выполнена составной из обращенного к станине основания с пазом и съемного опорного элемента, состоящего из секций, каждая из которых выполнена из материала с высокой стойкостью к воздействию струи воды и размещена в пазу основания, выполненного из высокопрочного материала.

2. Стол устройства по п.1, отличающийся тем, что между съемным опорным элементом в пазу основания пластины установлен переходной элемент.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к обработке резанием, в частности к устройствам для резки листового материала высоконапорной и высокоскоростной струей на основе воды и абразива.

Известно устройство для резки [1], содержащее сопло для истекающей струи воды, перемещающейся относительно поверхности разрезаемого материала, размещенного на опоре в виде жесткого листового материала.

Такая конструкция проста и технологична, достаточно широко используется в устройствах для резки.

Однако здесь применение в качестве опоры листового материала ограничивает технологические возможности только использованием чисто водяной струи, т. к. струя воды в смеси с абразивом легко пробивает опору в виде листового материала и быстро выводит опору из строя, требуя замены на новые листы.

Известен стол устройства для резки с применением струи жидкости, принятый за прототип [2] , содержащий станину, на которой установлены опора для разрезаемого листа в виде параллельно смонтированных пластин с верхним заостренным торцем и средство поглощения струи воды, при этом заостренные торцы расположены в одной плоскости с образованием проницаемой для воды опорной поверхностью для листа, а средство поглощения струи размещено под упомянутой поверхностью.

Такое устройство просто и эффективно, очень широко используется, и здесь струя воды с абразивом свободно течет между пластинами и поступает на материал устройства, специально предназначенного только для поглощения энергии струи. А при попадании струи на пластину благодаря ее большой толщине происходит лишь частичное разрезание пластины и требуется многократное воздействие струи для полного разрезания пластины, то есть пластина служит достаточно долго.

Однако здесь пластины используются и в качестве опоры для разрезаемого листового материала, что требует высокой прочности пластины, причем эти же пластины регулярно воспринимают и энергию струи, что требует высокой стойкости к воздействию струи, что не всегда согласуется с высокой прочностью. Кроме того, при выходе из строя участка пластины необходимо заменять всю пластину, а это нерационально.

Предлагаемое изобретение решает задачу по усовершенствованию конструкции стола устройства для резки, что приводит к техническому результату в виде снижения массы опорных пластин стола устройства и улучшению условий эксплуатации стола.

Поставленная задача решается тем, что в известном столе устройства для резки листового материала струей воды, содержащем станину, на которой установлены опора для разрезаемого листа в виде параллельно смонтированных пластин с верхним заостренным торцем и средство поглощения струи воды, при этом заостренные торцы пластин расположены в одной плоскости с образованием проницаемой для воды опорной поверхности для листа, а средство поглощения размещено под упомянутой поверхностью, каждая пластина выполнена составной из обращенного к станине основания с пазом и съемного опорного элемента, состоящего из секций, каждая из которых выполнена из материала с высокой стойкостью к воздействию струи воды и размещена в пазу основания, выполненного из высокопрочного материала.

Между съемным опорным элементом в пазу основания пластины установлен переходный элемент.

Пластины выполнены составными, при этом каждая часть выполняет свои функции. Основание пластины воспринимает вес листового материала и съемного опорного элемента, и основание выполнено из высокопрочного материала, например высокопрочной стали, и эта часть пластины не снимается со станка практически весь срок службы устройства. При этом достигают снижения толщины и массы пластины в 1,2 - 2 раза по сравнению с обычно используемыми нержавеющими сталями. Съемный опорный элемент выполнен из секций, что позволяет изрезанную струей воды с абразивом секцию легко заменить, не меняя остальных секций или всей пластины, что улучшает и упрощает условия эксплуатации стола. При этом для опорного элемента главным является восприятие струи воды, что позволяет использовать материалы с высокой стойкостью к воздействию струи воды, например специальные легированные стали. Для сборки составной пластины в основании имеется паз произвольной формы, в который вставляется конец секций съемного опорного элемента.

В качестве одного из вариантов конструкции между съемным опорным элементом в пазу основания установлен переходной элемент, который прикреплен (например, приклеен) к секции, и входящий своим точно выполненным выступом в точно выполненный паз основания пластины, тем самым снижаются требования к точности выполнения опорного элемента.

Предлагаемая конструкция стола устройства для резки листового материала струей воды поясняется чертежом.

На чертеже изображена станина стола 1 с рядом составных пластин 2, каждая из которых включает основание 3, в пазу которого помещен переходной элемент 4, прикрепленный к съемному опорному элементу 5, а также имеется средство поглощения струи воды 6.

При работе в станине стола 1 закрепляют основания 3 и средство поглощения струи воды 6, а затем в паз каждого основания 3 вставляют переходной элемент 4 с прикрепленным к нему съемным опорным элементом 5, образуя ряд составных пластин 2, служащий опорной поверхностью для листового материала (показано пунктиром).

Пример.

Для изготовления деталей, работающих в условиях ударно-абразивного изнашивания, широко применяются высокомарганцовистые стали аустенитного класса (для траков гусениц тракторов, шары дробильных мельниц, щеки дробилок и т.д. ). Это стали марок 110Г13Х2БР и 130Г14ХМФА, имеющие высокую стойкость против абразивного изнашивания, причем они имеют и высокую ударную вязкость KCU величиной до 250 Дж/см². Однако предел прочности _в этих сталей относительно невелик (до 750 - 900 МПа), а предел текучести _0,2 всего 450 - 480 МПа. Поэтому применение этих сталей оптимально для восприятия воздействия струи воды с абразивом, однако применение их в качестве силовых элементов для восприятия массы листов не оптимально и вызывает необходимость увеличения толщины пластин. Отметим, что эти высокоэффективные стали для условий абразивного воздействия достаточно дешевы, имея в своем составе малое количество дорогостоящих экомпонентов.

Широко применяют в машиностроении различные высокопрочные стали. Например, в авиапромышленности широко используют стали типа 30ХГСН2А, обеспечивающие _в до 1500 - 1800 МПа при _0,2 до 1350 - 1500 МПа, при твердости HRC_э до 49 - 51 и KCU до 50 - 90 Дж/см², то есть эта сталь в 2 раза более прочная, чем абразивостойкие стали. Однако имеются и новые высокопрочные мартенситно-стареющие стали. Они имеют высокую прочность при достаточной пластичности, высокое сопротивление малым пластичным деформациям, размерную стабильность. Мартенситно-стареющие стали - это безуглеродистые комплексно-легированные сплавы на железной основе. Например, серийно выпускаемая сталь марки 03Н17К10В10МТ-ВД имеет _в = 2160 МПа и _0,2 = 2060 МПа, KCU = 35 Дж/см², аналогичный уровень параметров имеют и другие стали такого типа. А опытные марки подобных сталей позволяют получить _в и до 2800 - 3000 МПа при _0,2 = 2750 - 2950 МПа. То есть, эти стали намного по прочности превосходят абразивостойкие стали.

Однако неразумно и неэкономично использовать дорогостоящие высокопрочные стали с большим количеством дефицитных компонентов в опорных пластинах с их частой сменяемостью из-за интенсивного воздействия струи воды с абразивом.

Предложенная конструкция составной пластины позволяет удовлетворить противоречивые требования к столу устройства.

Здесь основание пластины выполняют из высокопрочного материала типа стали 30ХГСН2А или 03Н17К10В10МТ-ВД, при этом основания пластин жестко крепят к станине стола и они служат практически весь многолетний срок эксплуатации стола устройства без из замены. Причем такие стали проходят старение, что обеспечивает высокую стабильность размеров основания и самой пластины, в том числе и под действием массы листового материала.

Воздействие струи воды с абразивом воспринимает съемный опорный элемент из материала с высокой стойкостью к абразивному износу типа стали 130Г14ХМФА или других материалов с более высокой стойкостью (если таковые найдутся). Причем такие длинные съемные опорные элементы (их длина 1 - 3 м и соответствует ширине разрезаемых листов) разбиваются по длине на секции длиной 0,1 - 0,2 м. Сильно изрезанная струей секция легко снимается и заменяется новой. Это упрощает эксплуатацию установки и стола, облегчает обслуживание, а также снижает расходы на эксплуатацию установки.

Конкретные геометрические характеристики элементов пластин определяются конкретными характеристиками установки по резке: на какую ширину, толщину и длину разрезаемого листа рассчитана установка, тип и максимальные возможности режущей головки установки и т.п. Типичные геометрические характеристики пластины: используют полосу толщиной 5 - 12 мм и шириной 40 - 60 мм как для основания, так и для съемного опорного элемента, при этом толщина полосы основания уже на 0,5 - 1 мм. При этом полоса основания разрезается на длину, соответствующую ширине станины стола (где она и крепится), а полоса съемного опорного элемента разрезается на секции длиной до 0,1 - 0,2 м. В ряду пластин в станине расстояние между пластинами 0,1 - 0,3 м. Сама станина выполнена аналогично известным на имеющихся установках по резке листов.

Для сборки составной пластины в основании выполнен паз. При этом возможны 2 конструктивных варианта обеспечения взаимосвязи основания и съемного опорного элемента. В первом варианте одна сторона полосы опорного элемента шлифуется для получения выступа, который и вставляют в паз основания. Во втором варианте, содержащемся в дополнительном пункте формулы изобретения, к опорному элементу прикреплен (приклеен) переходной элемент с точно выполненным выступом, входящим в точно выполненный паз основания. Оба варианта имеют свои достоинства и недостатки.

Для первого варианта получения выступа за счет шлифования поверхности самого опорного элемента достоинством является отсутствие промежуточного элемента, а это повышает жесткость такой составной пластины, что имеет значение при размещении на столе толстых листов разрезаемых материалов.

Для второго варианта переходной элемент выполнен из обычной конструкционной стали типа 45 или 40Х и т.п. Поэтому изготовление точного выступа на нем является простой технологической задачей по сравнению с получением выступа на полосе из легированной стали типа 130Г14ХМФА. Переходной элемент приклеен к опорному элементу серийно выпускаемыми клеями на основе эпоксидной смолы и др. Такой переходной элемент позволяет снизить требования к точности применяемой полосы опорного элемента, выпускаемой с большими допусками по толщине и ширине. Так, за счет подбора переходных элементов с разной толщиной полок (часть переходного элемента, размещенная между опорным элементом и основанием) можно компенсировать допуск по ширине полосы опорного элемента. А за счет ширины полки переходного элемента, изготовленной с учетом соответствия (равенства) минимально возможной толщине полосы (за счет допуска при изготовлении полосы) компенсируют разброс толщины полосы опорного элемента. Это видно на чертеже, где ширина переходного элемента отличается от ширины основания и опорного элемента.

Сам паз в основании имеет произвольную форму, например коническую, тогда и выступ переходного элемента будет иметь коническую форму, а в первом варианте - выступ поверхности самого опорного элемента. Однако более простым является паз прямоугольной формы, показанный на чертеже (более сложная форма собственно и не требуется). Тогда и изготовленный выступ переходного элемента имеет сечение прямоугольной формы с шириной 2 - 4 мм в зависимости от толщины полос и длину до 10 - 20 мм. Выступ входит в паз основания с зазором 0,01 - 0,1 мм, что позволяет легко вынимать секцию опорного элемента, однако предохраняя его от бокового перекоса.

Остальные узлы стола устройства выполнены аналогично известным. Например, устройство поглощения энергии струи размещено под проницаемой опорной поверхностью, оно содержит ряд элементов, гасящих энергию струи, например емкость со слоем гальки или песка, помещенную в воду, или другие конструкции такого устройства. Аналогичны известным и все другие элементы устройства - режущая головка, система управления и насосная система и др.

Итак, предложенная конструкция стола устройства с составными опорными пластинами улучшает условия эксплуатации стола и обеспечивает снижение массы этих опорных пластин. Это достигается за счет оптимального использования материалов: основания пластины выполнены из высокопрочного материала, а секции съемного опорного элемента выполнены из материала с высокой абразивной стойкостью, что снижает массы таких пластин в 1,5 - 2 раза. Причем изрезанный струей съемный элемент легко вынимается из паза в основании и свободно заменяется новым, что и упрощает эксплуатацию стола устройства.

Предложенная конструкция стола найдет применение в установках для резки листовых материалов струей воды с абразивом.