Устройство для размерной электрической обработки

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ОбЗ 9) .ЫХ ( 1 б Я)5 В 23 Н 7/22 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ К АВТОРСК ВИДЕТЕЛ ЬСТВУ ОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР 1(71) Уфимский авиационный инстСерго Орджоникидзе(56) Авторское свидетельство СССРМ 372881, кл. В 23 Н 1/04, 1971.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗМЕРНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ(57) Изобретение относится к машиностроению, в частности к размерной электрической обработке металлов. Цель изобретения - повышение производительности и точности обработки, снижение электрода-инструмента за счет выполнения токоограничивающих элементов из материала с высоким, не менее 0,1 1/град, положительным температурным коэффициентом сопротивления (ТКС) при температурах, превышающих температуру пузырчатого кипения рабочей жидкости. Устройство содержит изолированные друг от друга электроды 1, соединенные с элементами 2 из материала с высоким положительным ТКС, вторые вь 1 воды которых обьединены и подключены к генератору импульсов 3, соединенному с деталью 4, Подводимая мощность поддерживается в заданных пределах на каждом электроде путем изменения амплитуды импульсов тока, протекающего через каждый электрод. 2 з.п, ф-лы, 2 ил.45 50 Изобретение относится к машиностроению, в частности к размерной электрической обработке.Цель изобретения - повышение точности и производительности обработки, снижение износа электрода-инструмента,На фиг, 1 представлена температурная характеристика сопротивления материала с положительным температурным коэффициентом сопротивления ( КС); на фиг. 2 - схема подключения многоконтурного инструмента.Положительный ТКС имеет большинство металлов, в том числе и те, из которых иэготавлива Ются электроды-инструментц (ЭИ), Но для изготовления ЗИ и, таким образом, получения связанных с этим положительных эффектов величины их ТКС очень малы (медь 43 10 1/град, вольфрам 46 х х 10 1/град), По расчетным и экспериментальным данным величина ТКС материала для ЭИ должна быть не менее 0,1 1 град. Кроме того, требуемый материал должен иметь укаэанное значение ТКС в строго определенном диапазоне температуры. Температурная характеристика сопротивления материала, необходимого для изготовления ЭИ, имеет базовую температуру Тбэз, при превышении которой сопротивление материала резко возрасз ает, Данная температура соответствует температуре пузырчатого кипения рабочей жидкости.Использование ЭИ, рабочая часть которого или другие егс элементы изготовлены из материала с приведенной температурной характеристикой сопротивления (фиг, 1), позволяет повысить устойчивость процесса обработки, снизить износ ЭИ, а также повысить равномерность износа ЭИ,. Устойчивость процесса повышается за счет внутреннего ре"улирования тока в дуговом разряде в зависимости от температуры участка ЭИ, на котором происходит разряд. Выражение для амплитудного значения тока разряда в данном случае выглядит следующим образокэОг-ОдКу + Йвн.ггде Ог - амплитудное напряжение импульсов, поступающих с генератора;Од- напряжение горения дуги при электроэрозионном разряде;йу - сопротивление участка электрода, по которому проходит разрядный ток;Яви,г - внутреннее сопротивление генератора.Практически ток при разряде проходит по всему объему ЭИ от точки токоподвода до точки разряда, но твк как сопротивление 10 15 20 25 30 35 40 основной холодной части ЭИ ничтожно мало, то при расчетах можно учитывать только сопротивление нагретого участка, в котором в данный момент локализован процесс обработки, При интенсификации процесса на одном участке его температура резко возрастает и становитсЯ больше Тбэз - темпеРатУ- ры пузырчатого кипения рабочей жидкости. Омическое сопротивление участка Ру в соотВетствии с температурной характеристикой тагоке резко возрастает, а ток разряда 1 э согласно формуле уменьшается. Интенсивность электроэрозионного процесса на данном участке падает до момента его ОХЛаждЕНИя НИЖЕ Тб:з, В тО жЕ ВрЕМя На других участках, температура которых ниже Тбаз И Ку =-О, тОК В ИМПУЛЬСЕ Ь ОПРЕДЕЛЯЕТСЯ только режимом обработки и характеристиками генератора и, следовательно, интенсивность процесса максимальна. Таким образом, ЭИ поедставляет собой как бы распределенную схему многоконтурной обработки, Указанное свойство ЗИ исключает локальные перегревы, чрезмерный пиролиз рабочей жидкости и оплавление участков ЭИ,Снижение износа объясняется резким уменьшением съема материала ЭИ за счет ПЛаВЛЕНИЯ, таК КаК НаГРЕтцй ВЫШЕ Тбзз УЧасток прекращает проводить ток и, следовательно, В его зоне прекращается поступление тепловой энергии. Съем материала ЭИ осуществляется в основном за счет испарения, которое возможно ввиду конечной скорости распространения тепла в материале, а такой механизм сьема является существенно менее производительным и более энеогоемким.Равномерность износа ЗИ особенно необходима при обработке сложнофасоннцх профилей. Известно, что наиболее интенсивно разрушаются кромки ЗИ, что приводит к трудностям при проектировании фасонных ЭИ и даже к необходимости зкспериментальной подгонки геометрии поверхности. Предлагаемый ЭИ практически свободен от указанного недостатка. так как нагруженность участков на нем автоматически выравнивается.Устройство проектируется в зависимости от количества контуров, В случае одно- контурной обработки рабочую часть ЭИ формируют из материала с высоким положительным ТКС,Схема подключения многозлектродного инструмента (фиг, 2) содержит изолированные один от другого электроды 1, соединенные с элементами 2 из материала с высоким полох(ительным ТКС, вторые Выводы кото 16820 б 3рых объединены и подключены к генератору 3 импульсов, соединенному с деталью 4.Принцип работы указанной схемы основан на поддержании заданной мощности, 5 подводимой к каждому электроду. Подводимая мощность поддерживается путем изменения амплитуды импульсов тока протекающего через каждый элемент электрода, 10Остальные параметры импульсов остаются неизменными, Амплитуда импульсов тока через каждый элемент ЭИ определяется по формулеО,- О 15ээм + э + он.ггде Ог - амплитуда напряжения импульсов, поступающих с генератора;Од- напряжение горения дуги при электроэрозионном разряде; 20Йэм - сопротивление элемента из материала с высоким ТКС;Йэ - сопротивление электрода;йвн.г - внутреннее сопротивление гене.ратора. 25Значение Од при нормальном рабочем, импульсе составляет 25 - 30 В, т.е. изменяется незначительно, Ог, Яэ и Вэн,г - практически постоянны для заданного режима обработки, Регулируют ток, а следователь но, и среднюю мощность, подводимую к соответствующему элементу многоэлектродного инструмента, которую можно вычислить по формулеРэ= КэОд 35 где К - коэффициент, зависящий от скважности, формы кривой тока, Применение эле. ментов с высоким ТКС в данном случае имеет преимущество по сравнению с другими схемотехническими решениями по не скольким причинам. Сам элемент является и датчиком, и регулятором тока. По температурной характеристике (фиг. 1) видно, что при комнатной температуре ( 20 С) элемент обладает начальным сопротивлением 45 (от,долей до единиц ом), необходимое значение которого можно получить выбором конструкции и состава материала элемента, При протекании технологического тока со средним значением Кэ на этом сопротивлении выделяется номинальная мощность 50= (К 4)которая разогревает элемент. Если величина К э превышает определенное критическое значение Кэ.р, при котором температура элемента с высоким ТКС ста новится равной Тбээ (фиг, 1), что соответствует энергетической перегрузке соответствующего электрода, то сопротивление элемента с высоким ТКС йэм начинает резко возрастать, величина К э и, следовательно, мощность Рэ падают, Реализация электронной схемы с описанными функциями на другой элементной базе не имеет практического смысла, так как ввиду больших габаритов и необходимости в подводе питающего напряжения ее невозможно разместить непосредственно на ЭИ.Расчет конструктивных и электрических параметров элементов с высоким ТКС можно производить следующим обраЗом. Экспериментальным путем выбирают электрические параметры режима обработки (частоту, скважность, средний ток), Вычисляю, значение тока К э через каждый электрод путем деления среднего тока через весь многозлектродный инструмент на число электродов (в случае, если все электроды одинаковы), По формуламОг - Од - э Йэ - э Бвн.г,РэмэРэм = (Кэ)Рэмвычисляются соответственно номинальные ЗНаЧЕНИя Рэм И Рэм. ДаЛЕЕ ВЫбИраЮТ КОНСТ- рукцию элементов с высоким ТКС, которая должна удовлетворять требованиям по допустимым максимальным габаритам инструмента, легкости стыковки с электродами и их замены, и, кроме того температура элемента с высоким ТКС при номинальной рассеиваемой мощности должна быть меньше базовой Тбээ пРимеРно на 20-40 С.При выполнении последнего требования ложно исг 1 ользовать искусственный теплоотвод или теплоизоляцию, а также варьиров. ть Тб;э выбором мзтериала. Время теплового восстановления, т,е, охлаждения злемен,а с высоким ТКС до рабочей температуры после уменьшения Кэ до значения, оавного или меньшего номинального, должно быть равно или несколько больше времени теплового восстановления электрода, которое в связи со сложностью расчета обычно находят экспериментально,П р и и е р 1, На станке 4 Л 721 проводят электрозрозионную обработку заготовки из стали Р 18 электродом-инсгрументом с рабочей частью из материала с высоким ТКС на основе ВаТ 10 з с легированием иттрием и танталом с Тбээ -120 С и электродом-инсторументом из спрессованной смеси порошков, содержащей, глас. ь: Сц 96 + Сг 20 з 3,0+ В 1,0, с последующим отжигом в восстановительной атмосфере. Обработку проводят в рабочей жидкости РХЗ на режиме: частота импульсного напряжения 22 кГц, скважность о =- "., число кщочей 15, полярность - обратная. Осуществляют двукратное внедрение ЭИ в заготовку на глубину 7 мм. Срав1682063 Щ 7 ду.у ду у о ФГСоставитель Н.ГлаголевТехред МЮоргентал Корректор Н,Ревская Редактор В,Петраш Заказ 4602 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 нительные испытания ггоказывают, что объемный износ ЭИ уменьшается в 1,6 раза, а суммарное время обработки сокращается в 2,2 раза, Кроме того, меняется характер износа - износ кромок существенно меньше,П р и м е р 2. На станке 4 Л 721 проводят испытания многоэлектродного инструмента. Прошивают группу иэ 5 отверстий диаметром 1,8 мм в пластине из жаропоочного никелевого сплава толщиной 5 мм. Электрический режим (частота 88 кГц, скважность ц = 4, общее число транзисторных ключей 6, полярность - обратная) выбран исходя из заданных требований по износу ЭИ и измененному слой стенок отверстий. Рабочая жидкость - керосин 50 + масло индустриальное 50 М. При прошивке общее время сокращается в 1,8 раза, линейный износ с 5 до 2,3, т.е. более чем в 2 раза, Элементы с высоким ТКС в данном случае спроектированы так, что в процессе обработки среднийток через одну проволоку не превышает 1 А.Таким образом, изобретение позволяет снизить износ при одновременном повышении его равномерности, что повышает точность формообразования. За счет повышения устойчивости процесса электроэрозионной или электроэрозионнохимической обработки повышаетсяпроизводительность обработки.5 Формула изобретения1, Устройство для размерной электрической обработки, содержащее токоограничивающие элементы, о т л и ч а ющ ее с я тем,что. с целью повышения точности и произ 10 водительности обработки, снижения износаэлектродов-инструментов, токоограничивающие элементы выполнены из токопроводящего материала с высоким, не менее 0,11/град, положительным температурным ко 15 эффициентом сопротивления при температурах, превышающих температурупузырчатого кипения рабочей жидкости.2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что в случае одноконтурной обра 20 ботки токоограничивающий элемент установлен на рабочей частиэлектрода-инструмента.3. Устройство по п. 1, о т л и ч а и щ е ес я тем, что в случае многоконтурной обра 25 ботки в каждый контур включен токоограничивающий элемент,