|
|
Практическое задание 1 Поиск и анализ инновационных технических решений в области средств защиты от воздействия шума и вибрации
Практическое задание 11 «Поиск и анализ инновационных технических решений в области средств защиты от воздействия острых кромок оборудования и режущего инструмента»
Тема 3 «Поиск описаний технических решений с использованием автоматизированных информационных систем»
1.Цель: Получить практические навыки поиска и анализа инновационных технических решений в области средств защиты от воздействия острых кромок оборудования и режущего инструмента.
2. Алгоритм выполнения.
1. Изучить алгоритм поиска и анализа инновационных технических решений в области охраны труда.
2. Ознакомиться с теоретической частью электронного учебника.
3. Оформить результаты в виде таблицы.
Бланк выполнения задания №11
Таблица– Форма для выполнения задания
№ п/п
|
Наименование инновационного технического решения
|
Описание документа источника
|
Сведения об авторах и организации
|
Описание сущности инновационного решения
|
Результаты анализа достоинств и недостатков
|
1
| способ контроля состояния режущих кромок сборных многолезвийных инструментов
|
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) (RU)
|
Плотников Александр Леонтьевич (RU), Крылов Евгений Геннадьевич (RU)
|
Способ контроля состояния режущих кромок сборных многолезвийных инструментов, выполненных из одного материала, в процессе многолезвийной обработки, включающий предварительный пробный проход инструмента по стальной заготовке с преобразованием аналогового сигнала термоэлектрической движущей силы (термоЭДС) каждой режущей кромки в цифровой с помощью аналого-цифрового преобразователя с частотой дискретизации не менее 1 кГц и сравнение значений термоЭДС в цифровом виде с выделением максимального значения термоЭДС, отличающийся тем, что значения термоЭДС всех режущих кромок инструмента определяют перед началом обработки, затем вычисляют среднеарифметическое значение термоЭДС, по полученному значению термоЭДС определяют допустимую скорость резания, по которой устанавливают стойкость режущей кромки с максимальным значением термоЭДС, и по отношению заданной стойкости всего комплекта режущих кромок инструмента к стойкости режущей кромки с максимальным значением термоЭДС в этом комплекте определяют коэффициент отклонения минимальной стойкости от заданной, при значении которого больше допустимого, производят корректировку допустимой скорости резания.
|
Техническим результатом, который может быть получен при осуществлении изобретения, является получение информации о состоянии сборного многолезвийного твердосплавного инструмента перед началом его работы и определение допустимой скорости резания по величине среднеарифметического значения термоЭДС всех режущих кромок с учетом разброса режущих свойств твердосплавных пластин, собранных в одном комплекте сборного многолезвийного инструмента.
Указанный технический результат достигается тем, что в заявленном способе контроля состояния режущих кромок сборных многолезвийных инструментов, выполненных из одного материала, в процессе многолезвийной обработки, включающем предварительный пробный проход инструмента по стальной заготовке с преобразованием аналогового сигнала термоЭДС каждой режущей кромки в цифровой с помощью аналого-цифрового преобразователя с частотой дискретизации не менее 1 кГц и сравнение значений термоЭДС в цифровом виде с выделением максимального значения термоЭДС, перед началом обработки определяют значения термоЭДС всех режущих кромок инструмента, вычисляют среднеарифметическое значение термоЭДС, по полученному значению термоЭДС определяют допустимую скорость резания, по которой устанавливают стойкость режущей кромки с максимальным значением термоЭДС, и по отношению заданной стойкости всего комплекта режущих кромок инструмента к стойкости режущей кромки с максимальным значением термоЭДС в этом комплекте определяют коэффициент отклонения минимальной стойкости от заданной Ко, при значении которого больше допустимого производят корректировку допустимой скорости резания.
Впервые предложено для определения допустимой скорости резания учитывать значения термоЭДС всех режущих кромок сборного многолезвийного твердосплавного инструмента. Вычисленное с помощью комплекса программного обеспечения ЭВМ среднеарифметическое значение термоЭДС всех режущих кромок позволяет назначить допустимую скорость резания с учетом разброса режущих свойств твердосплавных пластин, собранных в одном комплекте сборного многолезвийного инструмента.
|
2
| СПОСОБ ПРИТУПЛЕНИЯ ОСТРЫХ КРОМОК ИЗДЕЛИЙ
|
Кондратенко Владимир Степанович (RU)
|
Кондратенко Владимир Степанович (RU)
Наумов Александр Сергеевич (RU
|
Способ притупления острых кромок изделий из стекла или других хрупких неметаллических материалов, включающий нагрев кромки изделия лазерным пучком до температуры, не превышающей температуру плавления материала, при относительном перемещении изделия и пучка, отличающийся тем, что для повышения прочности кромки нагрев осуществляют при относительном перемещении лазерного пучка и материала со скоростью в диапазоне: V=(0,7-0,95)Vmax, где V - оптимальная скорость образования фаски при заданной мощности лазерного излучения, мм/с; Vmax - максимальная скорость образования фаски при заданной мощности лазерного излучения, мм/с, при этом осуществляют нагрев отделяющейся от кромки полоски материала вторым пучком до температуры, превышающей температуру плавления материала.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед началом притупления кромки осуществляют локальное разупрочнение кромки с помощью алмазно-абразивного инструмента.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что осуществляют нагрев лазерным пучком с негауссовым распределением излучения, в частности, имеющим в поперечном сечении, проходящем через центр пучка, близкое к равномерному распределению или распределение плотности мощности излучения, убывающей от периферии к центру пучка.
|
Способ притупления острых кромок изделий из стекла с помощью лазерного излучения заключается в следующем. При нагреве поверхности стекла вдоль кромки лазерным пучком с длиной волны излучения 10,6 мкм (излучение CO2-лазера), для которого стекло непрозрачно, вся энергия поглощается в тонком поверхностном слое. Дальнейшее распространение энергии лазерного излучения вглубь материала происходит за счет теплопроводности. Следовательно, степень нагрева поверхности стекла или другого материала под действием лазерного излучения зависит от следующих факторов: мощности и плотности мощности лазерного излучения, скорости относительного перемещения лазерного пучка и материала, а также от скорости отвода тепла от поверхности вглубь материала, которая определяется коэффициентом теплопроводности материала. В результате локального нагрева до температуры, не превышающей температуры плавления, в поверхностных слоях стекла возникают высокие напряжения сжатия, которые компенсируются напряжениями растяжения, расположенными в объеме стекла. В случае выполнения определенных условий нагрева, а именно: выбора соответствующей плотности мощности излучения, размеров и формы пучка, а также скорости относительного перемещения изделия и лазерного пучка, можно обеспечить условие, когда напряжения растяжения превысят предел прочности стекла. Это приводит в свою очередь к отделению от кромки стекла узкой полоски стекла, за счет чего и обеспечивается притупление острой кромки пластины, т.е. образование фаски.
Недостатком описанного способа притупления острых кромок изделий является снижение прочности кромки за счет появления зачастую остаточных термических напряжений. Еще одним недостатком указанного способа является то, что в процессе притупления кромки при образовании длинной полоски отделяемого материала в виде стружки зачастую происходит обламывание этой стружки и прекращение процесса притупления кромки. Кроме того, описанный способ не позволяет управлять в широком диапазоне размерами и формой фаски.
|
3
|
Способ притупления острых кромок стеклоизделий
|
Патент РФ
№ 2543222
(опубликован
27.02.2015)
|
Автор(ы): Чадин Валентин Сергеевич (RU), Алиев Тимур Алекперович (RU)
Патентообладатель(и): ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "ЛАСКОМ" (RU)
|
В основу настоящего изобретения положена задача разработать способ притупления острых кромок стеклоизделий, который позволяет обеспечить наилучшее качество продукции, повысить скорость обработки стеклоизделий, при этом создавая минимально необходимый размер фаски с постоянным размером по всей длине обработки, а также увеличить прочность изделий.
Поставленная задача решается в предложенном способе притупления острых кромок стеклоизделий, который включает обработку кромки стекла сфокусированным лазерным лучом, имеющим в сечении форму кольца, при относительном перемещении стеклоизделия и/или луча, при этом при указанной обработке осуществляют нагрев лазерным лучом кромки стекла до температуры выше температуры стеклования, Т > Tg.
Под лучом, имеющим в сечении форму кольца, в данной заявке понимается луч, получаемый с помощью, так называемой, коаксиальной линзы, преобразующей луч сплошного сечения в форму кольца. Одним примером преобразователя пучка является узел, состоящий из двух зеркальных конусов, наружного и внутреннего (так называемый аксикон).
Температура стеклования Tg является одной из основных характеристик полимерных материалов. При температуре ниже температуры стеклования полимерный материал находится в более твердом и хрупком состоянии, при превышении данной температуры он практически скачкообразно переходит в пластичное состояние. Также при этом резко возрастает температурный коэффициент расширения материала. Точное определение температуры стеклования затруднено из-за разброса параметров материалов и применения различных методик. Для большинства промышленных стекол Tg лежит в пределах 400-600°С.
Кольцевая форма сечения лазерного луча в настоящем изобретении является определяющим фактором при снятии фаски стекла, позволяющим исключить повреждения его поверхности и сколы. Прежде всего, это позволяет обеспечить технический результат, состоящий в создании в прикромочной зоне закаленных участков стекла требуемой формы и размеров за счет создания в этих участках термонапряжений, обеспечивающих образование на стекле при хрупком разрушении фаски с закругленными или притупленными торцами.
Способ согласно изобретению позволяет создать в прикромочной зоне закаленные участки стекла с термонапряжениями, величина и направление которых обеспечивают образование при хрупком разрушении фаски на стекле с закругленными торцами.
Когда на острой кромке стеклоизделия при нагреве выше температуры стеклования создаются закалочные объемы, стружка подламывается, что ухудшает качество. Поэтому согласно изобретению при помощи кольцевого луча закалочные объемы создаются в прикромочной зоне, а верхушка стружки остается более эластичной, следовательно, сохраняется целостность стружки во время всего процесса. Тем самым сохраняется и выдерживается заданная геометрия фаски.
Лазерный луч предпочтительно направляют так, чтобы ось его была расположена под углом 20-70° к плоскости, являющейся продолжением поверхности стекла, обращенной к лазерному лучу. За пределами нижнего диапазона большая часть луча будет отражаться (до 70%), и не удастся создать условия для возникновения стружки и образования фаски, а при верхнем пределе будет образовываться не фаска, а как бы канавка.
Предпочтительно указанный угол расположен в плоскости, перпендикулярной вектору указанного перемещения стеклоизделия и/или луча.
При этом ось лазерного луча может быть также направлена под углом 0-30° к плоскости, перпендикулярной вектору указанного перемещения стеклоизделия и/или луча.
Предпочтительно обработку осуществляют лазерным лучом, имеющим форму кольца, вытянутого в направлении указанного перемещения стеклоизделия и/или луча с получением пятна нагрева в форме вытянутого кольца. Это позволяет получить дополнительный эффект, состоящий в введении в материал большего количества тепловой энергии (W, Вт) при оптимальной плотности мощности (Р Вт/мм²), повышая тем самым производительность процесса.
При обработке лазерным лучом предпочтительно осуществляют удаление материала стекла в виде стружки с получением фаски в кромке стекла, причем размер фаски задают размером малой оси пятна нагрева, плотностью мощности излучения в пятне нагрева w (Вт/см2), временем экспозиции способ притупления острых кромок стеклоизделий, патент № 2543222 (с).
После обработки кромки изделия в зону нагрева может подаваться хладагент.
|
Известны механический и химический способы обработки кромки стекла, недостатком которых является то, что они могут привести к микротрещинам в стеклянном листе, особенно на краях стекла, таким образом, снижая прочность стекла на порядок величины.
Альтернативный способ обработки представляет собой притупление лазером. Лазер характеризуется монохроматическим светом с большой длиной когерентности. Он используются во многих индустриальных и медицинских применениях. Существенные технические области применения лазеров находятся, например, в спектроскопии, лазерном измерении расстояния, а также они используются для процессов точной резки и сварки металлов, керамики и стекол.
Известен способ притупления кромок стеклянной панели, раскрытый в WO 03015976 A1 и включающий последовательную обработку кромки стекла сначала первым сфокусированным лазерным лучом с низкой интенсивностью тепловой энергии, имеющим пятно нагрева в форме эллипса, расположенного под углом относительно кромки стекла, при этом, когда стеклянная подложка перемещается в направлении подачи, часть подложки вблизи кромки после предварительного нагрева расплавляется и превращается в фаску, и затем вторым сфокусированным лазерным лучом, имеющим пятно нагрева в форме эллипса, вытянутого в направлении указанного перемещения стеклянной подложки. Таким образом, смягчаются остаточные напряжения, и предотвращается появление мелких трещин. Недостатками этого способа являются трудность практической реализации, а также невозможность осуществить за такое короткое время «отпуск» стеклоизделия - снять возникшие при расплавлении стекла термонапряжения.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ притупления острых кромок изделий, известный из RU 2163226 С1, согласно которому осуществляют нагрев по меньшей мере одной поверхности кромки частью луча или одним из двух отдельных лучей до температуры, не превышающей температуры плавления материала, и нагрев второй поверхности кромки изделия осуществляют другой частью луча или вторым отдельным лучом. При этом лазерный луч, используемый для нагрева, имеет в сечении на поверхности материала эллиптическую форму. Недостатком данного способа является снижение прочности за счет возможного появления остаточных термических напряжений и вероятность обламывания стружки отделяемого материала, а также плохая управляемость процесса из-за различия в распределении плотности мощности в каждом из обрабатывающих пятен, где равномерность распределения может быть только теоретическая.
|
4
| Способ контроля состояния режущих кромок многолезвийного инструмента
|
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) (RU)
|
Татаркин Евгений Юрьевич (RU)
Буевич Владимир Николаевич (RU)
Акарцева Екатерина Александровна (RU)
|
Изобретение относится к области обработки материалов резанием и предназначено для контроля состояния режущих кромок многолезвийного инструмента. Контроль состояния режущих кромок многолезвийного инструмента заключается в получении изображения режущей кромки инструмента посредством фотоприемника видеокамеры, установленной вне зоны обработки и освещения режущих кромок вращающегося инструмента импульсным стробоскопическим осветителем. Частоту вспышек осветителя синхронизируют с частотой вращения инструмента, а на поверхности фотоприемника видеокамеры последовательно получают изображения режущих кромок инструмента, преобразуют изображения в электрический видеосигнал с последующей оцифровкой и проводят анализ и сравнение текущих изображений с эталонными изображениями режущих кромок. Осуществляют оценку положения, целостности, величин износа и профиля износа режущих кромок, а также осевые и радиальные биения. Обеспечивается получение информации о характере и профиле износа инструмента на протяжении его работы без останова станка. 1 ил.
|
Известен способ контроля состояния режущих кромок сборных многолезвийных инструментов, включающий измерение термоЭДС каждой режущей кромки и сравнение их между собой в цифровом виде с выделением максимального значения термоЭДС, по которому устанавливают допустимую скорость резания, а по относительным значениям термоЭДС определяют нагруженность отдельных режущих кромок инструмента и по наличию режущих кромок с уровнем биений, превышающим допустимый, производят оценку состояния режущих кромок инструмента (патент RU 2203778, МПК7 B23Q 25/06).
Основными недостатками этого способа являются невысокие производительность, надежность, точность и качество контроля состояния режущих кромок сборного многолезвийного режущего инструмента, так как при контактировании с деталью двух и более режущих кромок инструмента их истинные термоЭДС оказываются искаженными и не являются основанием для оценки свойств данных лезвий. Также к причинам, препятствующим достижению надежности, точности и качества контроля состояния режущих кромок сборного многолезвийного инструмента при использовании данного способа, относится то, что он не позволяет осуществлять контроль вращающегося или перемещающегося инструмента во время обработки.
Наиболее близким, принятым за прототип, является способ контроля состояния и положения режущих кромок однолезвийных, сборных многолезвийных и осевых инструментов в процессе однолезвийной и многолезвийной обработки, включающий измерение мгновенных значений электрического напряжения, выдаваемых измерительным преобразователем в виде электрического датчика, перевод их в цифровой сигнал с помощью аналого-цифрового преобразователя и сравнение их между собой. В качестве электрического датчика используют установленный вне зоны обработки высокочастотный бесконтактный вихретоковый датчик с частотой питания генераторной катушки не менее 250 кГц при частоте дискретизации аналого-цифрового преобразователя не менее 100 кГц. При этом перед обработкой и периодически в процессе обработки с фиксированным относительно торца вихретокового датчика зазором в диапазоне 0,1…5 мм проводят со скоростью 0,5…250 м/мин режущими кромками инструмента с запоминанием уровней сигналов, соответствующих величине зазора между его торцом и каждой режущей кромкой, а по относительным значениям сигнала вихретокового датчика, соответствующим каждой режущей кромке, осуществляют оценк
|
5
|
Способ притупления острых кромок стеклоизделий
|
Патент РФ
№ 2543222
(опубликован
27.02.2015)
|
Автор(ы): Чадин Валентин Сергеевич (RU), Алиев Тимур Алекперович (RU)
Патентообладатель(и): ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "ЛАСКОМ" (RU)
|
В основу настоящего изобретения положена задача разработать способ притупления острых кромок стеклоизделий, который позволяет обеспечить наилучшее качество продукции, повысить скорость обработки стеклоизделий, при этом создавая минимально необходимый размер фаски с постоянным размером по всей длине обработки, а также увеличить прочность изделий.
Поставленная задача решается в предложенном способе притупления острых кромок стеклоизделий, который включает обработку кромки стекла сфокусированным лазерным лучом, имеющим в сечении форму кольца, при относительном перемещении стеклоизделия и/или луча, при этом при указанной обработке осуществляют нагрев лазерным лучом кромки стекла до температуры выше температуры стеклования, Т > Tg.
Под лучом, имеющим в сечении форму кольца, в данной заявке понимается луч, получаемый с помощью, так называемой, коаксиальной линзы, преобразующей луч сплошного сечения в форму кольца. Одним примером преобразователя пучка является узел, состоящий из двух зеркальных конусов, наружного и внутреннего (так называемый аксикон).
Температура стеклования Tg является одной из основных характеристик полимерных материалов. При температуре ниже температуры стеклования полимерный материал находится в более твердом и хрупком состоянии, при превышении данной температуры он практически скачкообразно переходит в пластичное состояние. Также при этом резко возрастает температурный коэффициент расширения материала. Точное определение температуры стеклования затруднено из-за разброса параметров материалов и применения различных методик. Для большинства промышленных стекол Tg лежит в пределах 400-600°С.
Кольцевая форма сечения лазерного луча в настоящем изобретении является определяющим фактором при снятии фаски стекла, позволяющим исключить повреждения его поверхности и сколы. Прежде всего, это позволяет обеспечить технический результат, состоящий в создании в прикромочной зоне закаленных участков стекла требуемой формы и размеров за счет создания в этих участках термонапряжений, обеспечивающих образование на стекле при хрупком разрушении фаски с закругленными или притупленными торцами.
Способ согласно изобретению позволяет создать в прикромочной зоне закаленные участки стекла с термонапряжениями, величина и направление которых обеспечивают образование при хрупком разрушении фаски на стекле с закругленными торцами.
Когда на острой кромке стеклоизделия при нагреве выше температуры стеклования создаются закалочные объемы, стружка подламывается, что ухудшает качество. Поэтому согласно изобретению при помощи кольцевого луча закалочные объемы создаются в прикромочной зоне, а верхушка стружки остается более эластичной, следовательно, сохраняется целостность стружки во время всего процесса. Тем самым сохраняется и выдерживается заданная геометрия фаски.
Лазерный луч предпочтительно направляют так, чтобы ось его была расположена под углом 20-70° к плоскости, являющейся продолжением поверхности стекла, обращенной к лазерному лучу. За пределами нижнего диапазона большая часть луча будет отражаться (до 70%), и не удастся создать условия для возникновения стружки и образования фаски, а при верхнем пределе будет образовываться не фаска, а как бы канавка.
Предпочтительно указанный угол расположен в плоскости, перпендикулярной вектору указанного перемещения стеклоизделия и/или луча.
При этом ось лазерного луча может быть также направлена под углом 0-30° к плоскости, перпендикулярной вектору указанного перемещения стеклоизделия и/или луча.
Предпочтительно обработку осуществляют лазерным лучом, имеющим форму кольца, вытянутого в направлении указанного перемещения стеклоизделия и/или луча с получением пятна нагрева в форме вытянутого кольца. Это позволяет получить дополнительный эффект, состоящий в введении в материал большего количества тепловой энергии (W, Вт) при оптимальной плотности мощности (Р Вт/мм²), повышая тем самым производительность процесса.
При обработке лазерным лучом предпочтительно осуществляют удаление материала стекла в виде стружки с получением фаски в кромке стекла, причем размер фаски задают размером малой оси пятна нагрева, плотностью мощности излучения в пятне нагрева w (Вт/см2), временем экспозиции способ притупления острых кромок стеклоизделий, патент № 2543222 (с).
После обработки кромки изделия в зону нагрева может подаваться хладагент.
|
Известны механический и химический способы обработки кромки стекла, недостатком которых является то, что они могут привести к микротрещинам в стеклянном листе, особенно на краях стекла, таким образом, снижая прочность стекла на порядок величины.
Альтернативный способ обработки представляет собой притупление лазером. Лазер характеризуется монохроматическим светом с большой длиной когерентности. Он используются во многих индустриальных и медицинских применениях. Существенные технические области применения лазеров находятся, например, в спектроскопии, лазерном измерении расстояния, а также они используются для процессов точной резки и сварки металлов, керамики и стекол.
Известен способ притупления кромок стеклянной панели, раскрытый в WO 03015976 A1 и включающий последовательную обработку кромки стекла сначала первым сфокусированным лазерным лучом с низкой интенсивностью тепловой энергии, имеющим пятно нагрева в форме эллипса, расположенного под углом относительно кромки стекла, при этом, когда стеклянная подложка перемещается в направлении подачи, часть подложки вблизи кромки после предварительного нагрева расплавляется и превращается в фаску, и затем вторым сфокусированным лазерным лучом, имеющим пятно нагрева в форме эллипса, вытянутого в направлении указанного перемещения стеклянной подложки. Таким образом, смягчаются остаточные напряжения, и предотвращается появление мелких трещин. Недостатками этого способа являются трудность практической реализации, а также невозможность осуществить за такое короткое время «отпуск» стеклоизделия - снять возникшие при расплавлении стекла термонапряжения.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ притупления острых кромок изделий, известный из RU 2163226 С1, согласно которому осуществляют нагрев по меньшей мере одной поверхности кромки частью луча или одним из двух отдельных лучей до температуры, не превышающей температуры плавления материала, и нагрев второй поверхности кромки изделия осуществляют другой частью луча или вторым отдельным лучом. При этом лазерный луч, используемый для нагрева, имеет в сечении на поверхности материала эллиптическую форму. Недостатком данного способа является снижение прочности за счет возможного появления остаточных термических напряжений и вероятность обламывания стружки отделяемого материала, а также плохая управляемость процесса из-за различия в распределении плотности мощности в каждом из обрабатывающих пятен, где равномерность распределения может быть только теоретическая.
| |
|
|
Скачать 390.92 Kb.