EA 32656B1 20190628 Номер и дата охранного документа [PDF] EAPO2019\PDF/032656 Полный текст описания EA201790931 20151016 Регистрационный номер и дата заявки NO20141289 20141029 Регистрационные номера и даты приоритетных заявок NO2015/000025 Номер международной заявки (PCT) WO2016/068718 20160506 Номер публикации международной заявки (PCT) EAB1 Код вида документа [PDF] eab21906 Номер бюллетеня [GIF] EAB1\00000032\656BS000#(1756:1468) Основной чертеж [**] СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ УГЛЕРОДНЫХ БЛОКОВ Название документа [8] B23D 47/00, [8] B28D 1/04, [8] C25C 3/12 Индексы МПК [NO] Сеехуус Ханс Сведения об авторах [NO] НОРСК ХЮДРО АСА, [NO] ЛЮНГ ДРИЛЛИНГ АС Сведения о патентообладателях [NO] НОРСК ХЮДРО АСА, [NO] ЛЮНГ ДРИЛЛИНГ АС Сведения о заявителях
 

Патентная документация ЕАПВ

 
Запрос:  ea000032656b*\id

больше ...

Термины запроса в документе

Реферат

[RU]

1. Способ обработки кальцинированных углеродных блоков, таких как аноды или катоды, для использования во взаимосвязи с электролитическим изготовлением алюминия, в котором углеродные блоки обрабатывают посредством вращающегося обрабатывающего инструмента (1), установленного на приводном шпинделе, при этом обрабатывающий инструмент (1) содержит диск с режущими кромками (12) на внешней периферии, которые изготовлены из материала со свойствами долговечности и пригодностью для обработки кальцинированного углеродного материала, причем указанный обрабатывающий инструмент используют для создания щелевого(ых) отверстия(ий) в указанных углеродных блоках, характеризующийся тем, что во время обработки поперечное отклонение вращающегося обрабатывающего инструмента (1) ограничивают посредством направляющего элемента (10, 110), выполненного с возможностью восприятия противодействующих сил напротив обеих сторон обрабатывающего инструмента (1), при этом направляющий элемент (10, 110) расположен рядом с сектором, в котором обрабатывающий инструмент (1) входит в углеродный блок, а обработку выполняют в соответствии с принципом попутного фрезерования.

2. Способ по п.1, характеризующийся тем, что противодействующие силы увеличиваются вместе с увеличением отклонения обрабатывающего инструмента (1).

3. Способ по п.1, характеризующийся тем, что направляющий элемент (10) обдувается сжатым воздухом на каждой стороне обрабатывающего инструмента (1) через просверленные диски или форсунки.

4. Способ по п.1, характеризующийся тем, что направляющий элемент (110) выравнивает обрабатывающий инструмент (1) с помощью роликов (120, 120'), расположенных на каждой стороне обрабатывающего инструмента (1).

5. Способ по п.1, характеризующийся тем, что режущие кромки (12, 114) перемещаются со скоростью, превышающей 100 м/мин и менее чем 300 м/мин относительно углеродного блока.

6. Способ по п.1, характеризующийся тем, что щелевые отверстия обрабатываются глубже чем 35 см и уже чем 8 мм.

7. Устройство обработки кальцинированных углеродных блоков, таких как аноды или катоды, для использования во взаимосвязи с электролитическим изготовлением алюминия, в котором углеродные блоки обрабатываются способом по пп.1-8 посредством вращающегося обрабатывающего инструмента (1), установленного на приводном шпинделе, при этом обрабатывающий инструмент (1) состоит главным образом из кругового диска с режущими кромками (12, 12'), установленными на внешней периферии диска, при этом вышеуказанные режущие кромки изготовлены из материала со свойствами долговечности и пригодностью для обработки кальцинированного углеродного материала и дополнительно расположены для обработки щелевого(ых) отверстия(ий) в указанных углеродных блоках, характеризующееся тем, что оно дополнительно содержит направляющий элемент (10, 110), который направляет каждую сторону обрабатывающего инструмента (1) против поперечного отклонения, при этом направляющий элемент (10, 110) расположен рядом с сектором, в котором обрабатывающий инструмент (1) входит в углеродный блок, при этом обработку выполняют в соответствии с принципом попутного фрезерования.

8. Устройство по п.7, характеризующееся тем, что направляющий элемент (10) содержит просверленные диски или форсунки, которые выдувают сжатый воздух на каждую сторону обрабатывающего инструмента (1).

9. Устройство по п.7, характеризующееся тем, что направляющий элемент (110) содержит ролики (120, 120').

10. Устройство по п.7, характеризующееся тем, что режущие кромки (12, 12') обрабатывающего инструмента установлены в держателях (7, 7').

11. Устройство по п.10, характеризующееся тем, что держатели (7, 7') режущей кромки установлены поочередно на каждой стороне диска.

12. Устройство по п.7, характеризующееся тем, что режущие кромки (12, 12') изготовлены из поликристаллического алмаза (PCD).

13. Устройство по п.7, характеризующееся тем, что режущая поверхность режущих кромок имеет угол порядка 5-15° по отношению к радиусу обрабатывающего инструмента.

14. Устройство по п.7, характеризующееся тем, что два или более обрабатывающих инструмента установлены с осевым смещением на одном и том же валу для одновременного создания двух или более щелевых отверстий.


Полный текст патента

(57) Реферат / Формула:

1. Способ обработки кальцинированных углеродных блоков, таких как аноды или катоды, для использования во взаимосвязи с электролитическим изготовлением алюминия, в котором углеродные блоки обрабатывают посредством вращающегося обрабатывающего инструмента (1), установленного на приводном шпинделе, при этом обрабатывающий инструмент (1) содержит диск с режущими кромками (12) на внешней периферии, которые изготовлены из материала со свойствами долговечности и пригодностью для обработки кальцинированного углеродного материала, причем указанный обрабатывающий инструмент используют для создания щелевого(ых) отверстия(ий) в указанных углеродных блоках, характеризующийся тем, что во время обработки поперечное отклонение вращающегося обрабатывающего инструмента (1) ограничивают посредством направляющего элемента (10, 110), выполненного с возможностью восприятия противодействующих сил напротив обеих сторон обрабатывающего инструмента (1), при этом направляющий элемент (10, 110) расположен рядом с сектором, в котором обрабатывающий инструмент (1) входит в углеродный блок, а обработку выполняют в соответствии с принципом попутного фрезерования.

2. Способ по п.1, характеризующийся тем, что противодействующие силы увеличиваются вместе с увеличением отклонения обрабатывающего инструмента (1).

3. Способ по п.1, характеризующийся тем, что направляющий элемент (10) обдувается сжатым воздухом на каждой стороне обрабатывающего инструмента (1) через просверленные диски или форсунки.

4. Способ по п.1, характеризующийся тем, что направляющий элемент (110) выравнивает обрабатывающий инструмент (1) с помощью роликов (120, 120'), расположенных на каждой стороне обрабатывающего инструмента (1).

5. Способ по п.1, характеризующийся тем, что режущие кромки (12, 114) перемещаются со скоростью, превышающей 100 м/мин и менее чем 300 м/мин относительно углеродного блока.

6. Способ по п.1, характеризующийся тем, что щелевые отверстия обрабатываются глубже чем 35 см и уже чем 8 мм.

7. Устройство обработки кальцинированных углеродных блоков, таких как аноды или катоды, для использования во взаимосвязи с электролитическим изготовлением алюминия, в котором углеродные блоки обрабатываются способом по пп.1-8 посредством вращающегося обрабатывающего инструмента (1), установленного на приводном шпинделе, при этом обрабатывающий инструмент (1) состоит главным образом из кругового диска с режущими кромками (12, 12'), установленными на внешней периферии диска, при этом вышеуказанные режущие кромки изготовлены из материала со свойствами долговечности и пригодностью для обработки кальцинированного углеродного материала и дополнительно расположены для обработки щелевого(ых) отверстия(ий) в указанных углеродных блоках, характеризующееся тем, что оно дополнительно содержит направляющий элемент (10, 110), который направляет каждую сторону обрабатывающего инструмента (1) против поперечного отклонения, при этом направляющий элемент (10, 110) расположен рядом с сектором, в котором обрабатывающий инструмент (1) входит в углеродный блок, при этом обработку выполняют в соответствии с принципом попутного фрезерования.

8. Устройство по п.7, характеризующееся тем, что направляющий элемент (10) содержит просверленные диски или форсунки, которые выдувают сжатый воздух на каждую сторону обрабатывающего инструмента (1).

9. Устройство по п.7, характеризующееся тем, что направляющий элемент (110) содержит ролики (120, 120').

10. Устройство по п.7, характеризующееся тем, что режущие кромки (12, 12') обрабатывающего инструмента установлены в держателях (7, 7').

11. Устройство по п.10, характеризующееся тем, что держатели (7, 7') режущей кромки установлены поочередно на каждой стороне диска.

12. Устройство по п.7, характеризующееся тем, что режущие кромки (12, 12') изготовлены из поликристаллического алмаза (PCD).

13. Устройство по п.7, характеризующееся тем, что режущая поверхность режущих кромок имеет угол порядка 5-15° по отношению к радиусу обрабатывающего инструмента.

14. Устройство по п.7, характеризующееся тем, что два или более обрабатывающих инструмента установлены с осевым смещением на одном и том же валу для одновременного создания двух или более щелевых отверстий.


Евразийское 032656 (13) B1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45) Дата публикации и выдачи патента 2019.06.28
(21) Номер заявки 201790931
(22) Дата подачи заявки 2015.10.16
(51) Int. Cl. B23D 47/00 (2006.01) B28D 1/04 (2006.01) C25C 3/12 (2006.01)
(54) СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ УГЛЕРОДНЫХ БЛОКОВ
(31) 20141289
(32) 2014.10.29
(33) NO
(43) 2017.08.31
(86) PCT/NO2015/000025
(87) WO 2016/068718 2016.05.06
(71) (73) Заявитель и патентовладелец:
НОРСК ХЮДРО АСА; ЛЮНГ ДРИЛЛИНГ АС (NO)
(72) Изобретатель:
Сеехуус Ханс (NO)
(74) Представитель:
Бутузов Ю.В., Фелицына С.Б. (RU)
(56) WO-A1-2006019304 SU-A-1502235 SU-A-1255312 SU-A-1186504 JPH-A-05111820 WO-A1-2015089672
(57) Изобретение относится к способу и устройству для обработки кальцинированных углеродных блоков, таких как аноды или катоды, для использования во взаимосвязи с электролитическим изготовлением алюминия. Углеродные блоки обрабатываются с использованием вращающегося обрабатывающего инструмента (101), который главным образом состоит из кругового диска с режущими кромками (114), установленными на периферии диска. Эти режущие кромки могут быть изготовлены из поликристаллического алмаза (PCD) или эквивалентного материала. Вращающийся обрабатывающий инструмент устанавливается на вращающемся приводном шпинделе и направляется с помощью направляющих элементов (110), которые могут быть форсунками или просверленными дисками, которые выдувают сжатый воздух на инструмент или ролики (120). С помощью настоящего изобретения возможно создавать узкие и глубокие щелевые отверстия в кальцинированных углеродных блоках эффективным способом с низким износом инструмента.
Настоящее изобретение относится к способу и устройству для обработки углеродных блоков. В частности, настоящее изобретение относится к обработке желобков или щелевых отверстий в кальцинированных углеродных блоках.
В алюминиевом электролизе, использующем так называемый способ Холла-Эру (Hall-Heroult) с предварительно спеченными анодами, газовые пузырьки создаются на изнашивающихся (или расходуемых) поверхностях анодов (главным образом под ними).
Присутствие газового слоя означает, что электрическое сопротивление в направлении ванны увеличивается, что в результате приводит к уменьшению эффективности тока. В соответствии с техникой существующего уровня предлагаются решения, которые включают в себя каналы или желобки, создаваемые на изнашивающихся поверхностях анодов, для того чтобы дренировать этот газ, отводить его из ванны и собирать его в дегазирующей системе. В технике существующего уровня также предлагается создание продольных желобков в углероде катода, чтобы можно было встраивать электропроводящие катодные стержни.
Желобки в углеродных телах могут быть сформированы или предварительно сформированы, когда углеродные тела находятся в сыром состоянии, т.е. перед кальцинированием или спеканием. Один из недостатков этого процесса состоит в том, что геометрия желобков может изменяться во время манипулирования с ними и спекания вследствие ползучести или внешнего механического напряжения. Такое предварительное формование может привести к градиентам плотности в аноде и возникновению брака во время процесса. Поэтому может быть необходимым обрабатывать (калибровать) желобки таким образом, чтобы они имели правильную геометрию.
В технике существующего уровня также предлагаются способ и устройство для обработки щелевых отверстий в кальцинированных углеродных блоках с использованием вращающегося обрабатывающего инструмента, например, как в публикации заявителя WO 2006/019304 A1. Инструмент имеет режущие кромки, которые могут быть изготовлены из поликристаллического алмаза (PCD).
Несмотря на то, что вращающийся обрабатывающий инструмент, как раскрывается в документе WO 2006/019304 A1, показал очень высокую стабильность и сопротивление износу, инструмент имеет некоторые ограничения по отношению к глубине обработки, в частности при обработке узких щелевых отверстий. В публикации упоминается обработка щелевых отверстий в вертикальной плоскости в анодах, имеющих ширину приблизительно 1 см или более. Кроме того, упоминается, что щелевые отверстия могут быть достаточно глубокими, чтобы существовать на всем протяжении срока работы анода, а глубина обработки приблизительно составляет 35 см.
Документ US 4136590 А раскрывает направляющую пилы для использования между парой полотен дисковой пилы, закрепленных на шпинделе, который имеет держатель с кольцевой головкой, в которой направляющая планка имеет параллельные противоположные направляющие поверхности, и в том случае, если она не закреплена, является подвижной в осевом направлении и может поворачиваться. Кроме того, она является стабилизированной в выровненном положении относительно полотен дисковой пилы с помощью пары разнесенных манжетных уплотнений, установленных на направляющей планке, и подшипника напротив кольцевой головки, при этом давление кольцевых уплотнений является увеличенным с помощью подачи воздуха между манжетными уплотнениями, вышеуказанный воздух также проходит через проходы, вынесенные на поверхность направляющей планки. Этот сборочный узел направляющей пилы использует воздух как первичную текучую среду, чтобы устанавливать непрерывную и стабильную пленку из текучей среды между направляющей поверхностью пилы и вращающимся полотном пилы.
Документ SU 1502235 раскрывает полотно дискового резца, установленного на фрезерном шпинделе, где полотно дискового резца приводится в действие с помощью приводного ролика, который ложиться на одну сторону полотна резца, и где прижимной ролик поддерживает полотно на противоположной стороне этого полотна.
Одна из проблем, связанных с обработкой кальцинированных углеродных электродов, состоит в том, что необходимо избегать использование текучей среды для охлаждения/смазывания инструмента во время обработки, поскольку увлажнение электродов может привести к крупным затруднениям для процесса электролиза. Кроме того, кальцинированный углеродный материал является относительно пористым, поэтому, если используется текучая среда, то электроды должны подвергаться комплексному процессу очистки/высушивания. Эти затруднения означают, что желательно выполнять обработку без присутствия смазывающе-охлаждающей жидкости, что увеличивает нагрузку на обрабатывающий инструмент. Теоретически будет потенциально возможным обрабатывать углеродные блоки непосредственно после того, как они были кальцинированы в печи, таким образом остаточное тепло используется для высушивания любой жидкости, нанесенной на блоки. Однако такой процесс обработки также может создавать увеличенную термическую нагрузку на инструмент и на углеродные блоки.
Кроме того, существует тенденция среди производителей алюминия в направлении применения анодов большего размера, как по опорной поверхности, так и по высоте, в процессе электролиза. Также существует увеличивающаяся концентрация на изготовлении анодов с более маленькими и более глубокими щелевыми отверстиями. Были затребованы глубины для обработки, превышающие 35 см, и в будущем, как ожидается, они достигнут 45 см или даже больше.
Ограничения оборудования существующего уровня техники в отношении этой тенденции в первую очередь выражаются в самом обрабатывающем инструменте. В обрабатываемых щелевых отверстиях, которые значительно уже чем 10 мм, например меньше чем 8 мм, кольцевой диск, который формирует главную структурную часть инструмента, может становится нестабильным и в нем начинаются вибрации, или он получает волнообразную форму вследствие изгибания, вызванного силами, передаваемыми между его центральной приводной частью и фрезерованием с помощью резцов на его периферии.
Настоящее изобретение представляет способ и устройство, которые позволяют эффективную точную обработку глубоких, узких щелевых отверстий в кальцинированных углеродных блоках, в то же время являющихся очень долговечными и удобными в обслуживании.
Приведенные выше и другие преимущества могут быть достигнуты с помощью изобретения, как определяется в прилагаемой формуле изобретения.
Настоящее изобретение будет описываться в дальнейшем более подробно с использованием фигур и примеров, в которых
фиг. 1 показывает первый вариант осуществления изобретения устройству для обработки кальцинированных углеродных блоков в соответствии с настоящим изобретением, если смотреть на них с одной стороны;
фиг. 2 показывает то же самое, что и фиг. 1, если смотреть со стороны правого конца;
фиг. 3 показывает второй вариант осуществления изобретения устройству для обработки кальцинированных углеродных блоков в соответствии с настоящим изобретением, если смотреть на них с одной стороны;
фиг. 4 показывает то же самое, что и фиг. 3, если смотреть сверху при удаленном кальцинированном углеродном блоке;
фиг. 5 показывает то же самое, что и фиг. 3, если смотреть со стороны правого конца.
Фиг. 1 показывает первый вариант осуществления обрабатывающего инструмента 1 в виде круглого диска с втулкой 2 для установки на шпинделе в металлорежущем станке или обрабатывающей машине. Установочные отверстия 3 позволяют обрабатывающему инструменту взаимодействовать с болтами или выступами на фланце шпинделя (не показан). Обрабатывающая машина может быть машиной существующего уровня техники, которая позволяет обрабатывающему инструменту вращаться с помощью приводного шпинделя и линейно перемещаться вдоль траектории, соответствующей протяженности и глубине щелевого отверстия, которое должно создаваться. Машина может иметь дополнительное оборудование для манипулирования и фиксирования блока, который должен обрабатываться (не показан). Такие машины доступны в широком диапазоне вариантов осуществления изобретения, с которыми знакомы подготовленные специалисты, поэтому они не будут описываться здесь более подробно. В качестве альтернативы шпиндель может быть стационарным, в то время как блок, который должен обрабатываться, перемещается по отношению к нему.
Обрабатывающий инструмент 1 также имеет центральную кольцевую часть 4, которая проходит от втулки к внешней периферийной части 5. Как центральная кольцевая часть 4, так и внешняя периферийная часть 5 могут содержать прорези 6 или отверстия 107 для лучшей стабильности среди других объектов в отношении термического напряжения. В частности, внешняя периферийная часть 5 обеспечивается прорезями 6, которые гарантируют, что термическое расширение в этой области не будет оказывать воздействие на плоскостность обрабатывающего инструмента. Кроме того, прорези будут гарантировать определенную степень упругости или демпфирования ударов, которые могут произойти в тангенциальном направлении к полотну пилы во время процесса обработки. Как показано на фигурах, обрабатывающий инструмент вводится в зацепление с щелевым отверстием 8 в аноде 9. Как обозначено стрелкой А, анод перемещается слева направо, в то время как обрабатывающий инструмент вращается по часовой стрелке, как обозначено стрелкой В. Таким образом, в этом варианте осуществления изобретения обработка производится в соответствии с принципом попутного фрезерования, когда, в общем, инструмент и обрабатываемая деталь перемещаются в одинаковом направлении.
Обрабатывающий инструмент обеспечивается направляющим элементом 10 в области, где он входит в кальцинированный анод. Направляющий элемент в этом варианте осуществления изобретения состоит из двух форсунок, которые позволяют воздуху обдувать обрабатывающий инструмент с двух сторон в этой области. Некоторые дополнительные подробности этого варианта осуществления изобретения показаны на фиг. 2, где один анод 9 имеет два щелевых отверстия 8. Для удобства показан только один обрабатывающий инструмент 1 с направляющим элементом 10.
В одном другом варианте осуществления изобретения направляющий элемент должен прикладываться к круглому диску на каждой стороне обрабатывающего инструмента (не показан). В этих дисках просверливается определенное количество отверстий, через которые вдувается сжатый воздух. Зазор между инструментом и дисками обычно является очень узким. Если плоский обрабатывающий инструмент подвергается усилиям, которые переводят его в неплоскую форму, например волнообразную форму, или за пределы поперечного выравнивания тем или иным способом, тогда зазор между инструментом и диском на стороне воздействия будет уменьшенным или становится нулевым, то воздушное давление между инструментом и диском будет увеличиваться, заставляя инструмент поддерживаться внутри до
пустимых пределов по отношению к отклонению в поперечном направлении. Этот тип направляющих элементов также будет способствовать определенному охлаждению обрабатывающего инструмента благодаря применяемому сжатому воздуху.
В одном другом варианте осуществления изобретения направляющий элемент может иметь продолговатую форму вместо круговой. Например, он может иметь C-образную форму и следовать кривизне периферийной части инструмента, в то же время располагаясь на определенном радиальном расстоянии от периферии.
Фиг. 3 показывает второй вариант осуществления изобретения, где обрабатывающий инструмент 101 в форме круглого диска имеет втулку 102 для установки на шпинделе в металлорежущем станке или обрабатывающей машине. Установочные отверстия 103 позволяют обрабатывающему инструменту взаимодействовать с болтами или выступами на фланце шпинделя (не показан).
Обрабатывающий инструмент 101 также имеет центральную кольцевую часть 104, которая проходит от втулки 102 к внешней периферийной части 105. Как и в предыдущем варианте осуществления изобретения как центральная кольцевая часть 104, так и внешняя периферийная часть 105 могут содержать прорези 106 или отверстия 107 для лучшей стабильности среди других объектов в отношении термического напряжения. В частности, внешняя периферийная часть 105 обеспечивается прорезями 106, которые гарантируют, что термическое расширение в этой области не будет оказывать воздействие на плоскостность обрабатывающего инструмента. Кроме того, прорези будут гарантировать определенную степень упругости или демпфирования ударов, которые могут произойти в тангенциальном направлении к полотну пилы во время процесса обработки. Режущая кромка обозначается цифровой позицией 12, 12' и 114. Как и в предыдущем примере, обрабатывающий инструмент вводится в зацепление с щелевым отверстием 108 в аноде 109. Как обозначено стрелкой А, анод перемещается слева направо, в то время как обрабатывающий инструмент вращается по часовой стрелке, как обозначено стрелкой В. Таким образом, в этом варианте осуществления изобретения обработка производится в соответствии с принципом попутного фрезерования, когда инструмент и обрабатываемая деталь перемещаются в одинаковом направлении.
Обрабатывающий инструмент 101 обеспечивается направляющим элементом 110 в области, где он входит в кальцинированный анод. Направляющий элемент в основном состоит из двух направляющих роликов (из них показан только один), которые располагаются в непосредственной близости от обрабатывающего инструмента на каждой из его сторон в этой области. Эти ролики будут поддерживать стабильность и поперечное выравнивание обрабатывающего инструмента в таких ситуациях, когда происходит чрезмерный износ резцов, неправильная поддержка шпинделя, неисправности в оборудования для перемещения обрабатываемого блока, высокая температура обрабатывающего инструмента и т.д. В одном варианте осуществления изобретения направляющие ролики могут лежать на сторонах обрабатывающего инструмента, возможно с упругим воздействием (не показаны). Направляющие ролики 120 поддерживаются с помощью стойки 111, закрепленной на основании 112.
Некоторые дополнительные подробности, относящиеся к направляющим роликам, показаны на фиг. 4, где два набора направляющих роликов 120, 120' и 121, 121' показаны на виде сверху, при этом кальцинированный анод 108 удален. Аналогичным образом показаны два обрабатывающих инструмента 101, 101'. Направляющие ролики поддерживаются с помощью стоек 111, 111' на соответствующих основаниях 112, 112', также показанных на фиг. 5. Стойки 111, 111' соединяются между собой через поперечную перекладину 113.
На фиг. 5 показано такое же устройство, как и на фиг. 3, если смотреть со стороны правого конца, где анод 109 имеет два щелевых отверстия 108, 108', сформированных с помощью двух обрабатывающих инструментов 101, 101'. На уровне ниже анода 109 располагаются направляющие ролики 120, 120' и 121,
121'.
В то время как направляющие элементы, такие как ролик в этом варианте осуществления изобретения, располагаются близко к сектору, где обрабатывающий инструмент входит в анод и начинается фрезерование в соответствии с принципом попутного фрезерования, направляющие элементы также могут располагаться на противоположной стороне обрабатывающего инструмента, т.е. на том же самом горизонтальном уровне, как показанные на фигурах. Это может быть благоприятным, если, например, существует причина для вращения обрабатывающего инструмента в направлении, противоположном направлению перемещения анода, но также может служить для того, чтобы придавать дополнительную стабильность обрабатывающему инструменту.
Следует принимать во внимание, что обрабатывающий инструмент может быть инструментом такого же типа, как описанный в документе WO 2006/019304 A1, с режущими кромками или резцами из поликристаллического алмаза (PCD). Однако он может быть изготовлен, по существу, с диаметром большего размера и с намного меньшей шириной благодаря представленному устройству. В этом случае фиксирование резцов может быть выполнено таким способом, при котором необходима меньшая протяженность в боковом направлении.
Другие керамические материалы, композиты или сплавы с соответствующей долговечностью и пригодностью для обработки кальцинированного углеродного материала также могут использоваться.
Режущие кромки 12, 12' могут устанавливаться в держателе 7,7' режущей кромки с помощью различных технологий, основанных на приклеивании, сварке с припоем, пайке мягким припоем, механическом прикреплении и т.д. Режущая кромка может быть установлена таким образом, что ее режущая поверхность составляет угол в 10° по отношению к радиусу обрабатывающего инструмента или перпендикуляра к периферийной части в этой точке. Также могут использоваться другие углы. Целесообразные значения для угла должны составлять порядка 5-15°.
Выполненные испытания и эксперименты показывают, что хорошее вырезание стружек и низкий износ инструмента может достигаться в том случае, когда скорость режущей кромки относительно обрабатываемого углеродного блока находится в диапазоне 100-300 м/мин. Особенно предпочтительная скорость составляет порядка 200 м/мин.
Скорость режущих кромок будет частично зависеть от структуры и степени кальцинирования углеродного блока, подвергаемого резанию. Размер частиц и содержимое антрацита, кокса, битумного пека, связующего материала и т.д. в формуле также может иметь значительное влияние при определении оптимальной скорости резания. Кроме того, статические силы, действующие на обрабатывающий инструмент относительно углеродного блока, плюс размер и форма срезанной стружки также будет оказывать влияние при определении оптимальной скорости резания.
Кроме того, несколько параллельных щелевых отверстий могут одновременно компоноваться в углеродном блоке с помощью двух или более обрабатывающих инструментов, используемых для обработки блока одновременно, как схематично показано на фиг. 5, например посредством расположения обрабатывающих инструментов на том же самом вращательном валу на определенном осевом расстоянии друг от друга.
Металлорежущий станок может быть огороженным, чтобы защищать окружающее пространство от шума и пыли, а также может содержать вытяжную систему.
Формы обработки углеродных блоков, которые отличаются от создания щелевых отверстий, также могут выполняться с помощью настоящего изобретения. Например, инструмент может использоваться для калибровки или удаления заусенцев с внешней геометрии углеродных блоков. В таком случае инструмент может быть расположен таким образом, что он сможет перемещаться во всех трех осевых направлениях, т.е. вдоль линейной оси, вниз и в боковом направлении.
Кроме того, может быть обоснованным создавать щелевые отверстия, которым придается форма ласточкиного хвоста или с поднутрением с помощью обрабатывающего инструмента. Инструменту в этом случае должно быть позволено поворачиваться и перемещаться вокруг оси, которая является наклонной или косо ориентированной по отношению к обрабатываемому углеродному блоку.
Следует принимать во внимание, что обработка углеродного блока может ограничиваться крутящим моментом, необходимым для специфической задачи по обработке. В том случае, когда будут изготавливаться более глубокие и возможно более маленькие щелевые отверстия, может быть необходимо осуществлять процесс создания щелевого отверстия в два или более этапа.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ обработки кальцинированных углеродных блоков, таких как аноды или катоды, для использования во взаимосвязи с электролитическим изготовлением алюминия, в котором углеродные блоки обрабатывают посредством вращающегося обрабатывающего инструмента (1), установленного на приводном шпинделе, при этом обрабатывающий инструмент (1) содержит диск с режущими кромками (12) на внешней периферии, которые изготовлены из материала со свойствами долговечности и пригодностью для обработки кальцинированного углеродного материала, причем указанный обрабатывающий инструмент используют для создания щелевого(ых) отверстия(ий) в указанных углеродных блоках,
характеризующийся тем, что во время обработки поперечное отклонение вращающегося обрабатывающего инструмента (1) ограничивают посредством направляющего элемента (10, 110), выполненного с возможностью восприятия противодействующих сил напротив обеих сторон обрабатывающего инструмента (1),
при этом направляющий элемент (10, 110) расположен рядом с сектором, в котором обрабатывающий инструмент (1) входит в углеродный блок, а обработку выполняют в соответствии с принципом попутного фрезерования.
2. Способ по п.1, характеризующийся тем, что противодействующие силы увеличиваются вместе с увеличением отклонения обрабатывающего инструмента (1).
3. Способ по п.1, характеризующийся тем, что направляющий элемент (10) обдувается сжатым воздухом на каждой стороне обрабатывающего инструмента (1) через просверленные диски или форсунки.
4. Способ по п.1, характеризующийся тем, что направляющий элемент (110) выравнивает обрабатывающий инструмент (1) с помощью роликов (120, 120'), расположенных на каждой стороне обрабатывающего инструмента (1).
5. Способ по п.1, характеризующийся тем, что режущие кромки (12, 114) перемещаются со скоростью, превышающей 100 м/мин и менее чем 300 м/мин относительно углеродного блока.
2.
6. Способ по п.1, характеризующийся тем, что щелевые отверстия обрабатываются глубже чем 35 см и уже чем 8 мм.
7. Устройство обработки кальцинированных углеродных блоков, таких как аноды или катоды, для использования во взаимосвязи с электролитическим изготовлением алюминия, в котором углеродные блоки обрабатываются способом по пп.1-8 посредством вращающегося обрабатывающего инструмента (1), установленного на приводном шпинделе, при этом обрабатывающий инструмент (1) состоит главным образом из кругового диска с режущими кромками (12, 12'), установленными на внешней периферии диска, при этом вышеуказанные режущие кромки изготовлены из материала со свойствами долговечности и пригодностью для обработки кальцинированного углеродного материала и дополнительно расположены для обработки щелевого(ых) отверстия(ий) в указанных углеродных блоках,
характеризующееся тем, что оно дополнительно содержит направляющий элемент (10, 110), который направляет каждую сторону обрабатывающего инструмента (1) против поперечного отклонения,
при этом направляющий элемент (10, 110) расположен рядом с сектором, в котором обрабатывающий инструмент (1) входит в углеродный блок,
при этом обработку выполняют в соответствии с принципом попутного фрезерования.
8. Устройство по п.7, характеризующееся тем, что направляющий элемент (10) содержит просверленные диски или форсунки, которые выдувают сжатый воздух на каждую сторону обрабатывающего инструмента (1).
9. Устройство по п.7, характеризующееся тем, что направляющий элемент (110) содержит ролики (120, 120').
10. Устройство по п.7, характеризующееся тем, что режущие кромки (12, 12') обрабатывающего инструмента установлены в держателях (7, 7').
11. Устройство по п.10, характеризующееся тем, что держатели (7, 7') режущей кромки установлены поочередно на каждой стороне диска.
12. Устройство по п.7, характеризующееся тем, что режущие кромки (12, 12') изготовлены из поликристаллического алмаза (PCD).
13. Устройство по п.7, характеризующееся тем, что режущая поверхность режущих кромок имеет угол порядка 5-15° по отношению к радиусу обрабатывающего инструмента.
14. Устройство по п.7, характеризующееся тем, что два или более обрабатывающих инструмента установлены с осевым смещением на одном и том же валу для одновременного создания двух или более щелевых отверстий.
8.
Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
032656
- 1 -
(19)
032656
- 1 -
(19)
032656
- 1 -
(19)
032656
- 7 -
032656
- 8 -