Actual Problems in Machine Building 2021 Vol.8 N3-4

Актуальные проблемы в машиностроении. Том 8. № 3-4. 2021 Технологическое оборудование, оснастка и инструменты ____________________________________________________________________ 103 обработки сопоставимой с производительностью механических операций формообразования, осуществлять ВЭН ТВЧ необходимо на скоростях V и  [50, 100] мм/с. Как показали результаты натурного эксперимента, удельные мощности источника q и (h, V и ) для осуществления обработки ВЭН ТВЧ должны находиться в диапазоне q и  [1,5; 4,0] 10 8 Вт/м 2 [4, 5, 9]. Сравнительно высокие показатели удельных мощностей процесса индукционного нагрева предъявляют особые требования к конструкции индукторов, которая будут иметь существенные отличия от традиционных конфигураций. Не смотря на разнообразие форм индукторов, для термоупрочнения деталей с применением высокоэнергетического нагрева токами высокой частоты рекомендуется отдавать предпочтение плоским индукторам петлевого типа с магнитопроводом. Такая конструкция индуктора обеспечивает локализованный участок нагрева. Выбор длины магнитопровода осуществляется на основании учета значений удельной мощности в зоне обработки, а также геометрическими параметрами обрабатываемого участка детали, которые в свою очередь также взаимосвязаны с шириной активного провода индуктора. Толщина стенок активного провода индуктора должна находиться в пределах м (1...1 4) ,  (здесь м  – глубина проникновения тока), чтобы обеспечить отвод теплоты в необходимом количестве, тем самым предотвращая опасность перегорания провода. Так, например, глубина проникновения тока для меди при частоте тока 440 кГц составит 0,11 мм, следовательно, чтобы снизить суммарную мощность на индукторе, его активный провод должен иметь минимальную ширину, т.е. составлять 1...2 мм. Определяя длину активного провода индуктора, необходимо учитывать особенности осуществления типовых формообразующих движений при поверхностной закалке и трудоемкость технологии его изготовления. Как правило длина активного провода индуктора составляет порядка 10 мм, тогда максимальная площадь зоны активного провода индуктора будет равна 20 мм 2 [4, 5, 9]. Учитывая, что q и = N ТВЧуст ·  ТВЧуст / A, где N ТВЧуст – мощность ТВЧ установки,  ТВЧуст – коэффициент полезного действия ТВЧ установки (для генераторов тиристорного типа ·  ТВЧуст  0,97), A – площадь зоны активного провода индуктора, максимальная мощность генератора токов высокой частоты равна: N max = 4,0·10 8 Вт/м 2 · 20·10 -6 м 2 / 0,97  8,25 кВт. Таким образом нами будут рассматриваться высокочастотные генераторы типа СВЧ-10 мощностью 10 кВт, т.к. они соответствуют высокому уровню развития микропроцессорной техники в области высокочастотных промышленных преобразователей тиристорного типа, а также соответствуют критериям удобоваримого встраивания в ГМС. Разработанная и предложенная в данной работе методика прогноза (рис. 4, а) позволила смоделировать технические характеристики гибридного оборудования и определить их рациональный диапазон варьирования. Это дало возможность оценить целесообразность модернизации привода главного движения станка для расширения диапазона регулирования скорости (рис. 4, б).