Способ электроэрозионной обработки

/ СССР аф лелем нзебретеннйн фткрмтнй(54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОЯ ОБРАБОТ овышение произ. утем сокрашения ствования дуго. Изобретение относится к электроэрозион ной обработке металлов и сплавов, в част-. ности к электроконтактной обработке глу. боких отверстий, пазов, гравюр прессового и штамйового инструмента трубчатым электродом.Известен способ электроэрознонной обработки приводимым во вращение трубчатым электродом-инструментом, Чдрез центральное отверстие которого в зону обра ботки прокачивают рабочую жидкость 1.Однако при осуществлении этого способа . недостаточна производительность обработки, особенно если кроме вертикальной рабочей подачи применить еще и горизонтальную. Это вызвано тем, что обработку изделий ведут дуговыми разрядами длительного действия, при этом значительна продолжительность существования дуговых разрядов между электродами.Продолжительность существования разрядов определяется в данном случае скоро- . стью относительного перемещения электро. да-инструмента и частотой источника пере. менного тока, так как скорость потока жидкости в межэлектродном зазоре недостаточна для снижения этой продолжительности,2Фособенно при обработке глубоких пазов и от.верстий. По этим же причинам затруднена эвакуация из межэлектродного зазора про.дуктов эрозии, размеры частиц которых ста.новятся весьма значительными, что в итоге приводит.к возрастанию. количества в единицу времени нерабочих дуговых разрядов в боковом, и снижению количества рабочих разрядов в торцовом межэлектродных зазорах, и, как следствие, увеличению всего межэлектродного зазора, азначит, к снижению р мощности, вводимой в межэлектродной за.зор. При этом крайне низка чистота обработанной поверхности, Так, высота микро.неровностей обработанной поверхности составляет 1000 мк и более,Цель изобретения - птз водительностн процесса ппродолжительности сущевых разрядов.Поставленная цель достигается тем, чтов процессе обработки обеспечивают ариф.метическую сумму линейной скорости вра.щения электрода-инструмента н средней скорости потока рабочей жидкости в пределах 4 - 35 м/с, прн этом линейную скорость электрода-инструмента. выбирают в днапа.3зоне 0,3 - 28 м/с, а среднюю скорость потокарабочей жидкости - в диапазоне 2 - 20 м/си поддерживают их постоянными в течениевсего цикла обработки.На чертеже изображена принципиальнаясхема устройства для осуществления предлагаемого способаЭлектрод-инструмент 1 закреплен на нижнем торце шпинделя 2 и выполнен нз материала, обладающего высокой эрозионнойстойкостью, например из графитизированныхматериалов, стали, чугуна, меди диаметром103 - 300 мм и более, с толщиной стенки 1 -20 мм и длиной, обычно в 0,5 - 100 разпревышающей диаметр,Внутри шпинделя 2 соосно установленстержень 3, который жестко соединен с об йладающим возможностью возвратно-поступательного перемещения корпусом шпиндельной головки 4 через крышку 5. Последняя снабжена окнами 6 для установки взаимодействующих с верхним торцом шпинделя 2 щеток 7 и окнами 8, через которые пропущены ремни (не чертеже не показаны)привода вращения шпинделя 2, который соосно установлен в корпусе шпиндельной головки 4 на подшипниковых опорах 9. Наверхнем торце стержня 3 смонтирован шту- ззцер 10, соединяющий через полость стержняс насосои (на чертеже не показан) камеру.11, образованную внутренними стенкамиполого шпинделя 2 и уплотнением 12, С ниж.ней стороны камера 11 через отверстие трубчатого электрода-инструмента 1 сообщается ЭВс зазором иежду ним и поверхностью изде-лия 13, фиксированно установленного наподставке 4 и служащего вторым электродом.Подставка 14 заключена в ванну 15,снабженную патрубком для слива охлаж.дающей жидкости в гидросистему ее очистки, Ванна 15 установЛена на верхнем столе16, изолированном прокладкой 17 от нижне.го стола 18, обладающего возможностьювращения. К инструменту, и изйелию 13 40посредством скользящего контакта щеток 7по поверхности шпинделя 2 и щеток 19 поповерхности верхнего стола 16 подключенисточник 20 выпрямленною тока,Перед началом обработки иэделие 13 устанавливают и закрепляют на подставке 14.Перемещением шпиндельной головки 4 инструмент 1 устанавливают так, чтобы. зазормежду ними и поверхностью иэделия 13 со ставлял 3 - 5 им. Включив соответствующие,приводы, сообщают инструменту 1 вращение эвс линейной скоростью 0,3 - 28 и/с, а изделию - с линейной скоростью до 2 и/с,Затем запускают насос и после заполненияванны 15 жидкостью до заданного уровнявключают источник 20 выпрямленного тока, подавая тем самым через щетки 7 и 19 ЭЭнапряжение на инструмент 1 и изделие 13.После этого осуществляют рабочую подачу инструиента 1 на изделие 13 посред 4ством включения привода перемещения кор.пуса щпиндельной головки 4. По достижении величины межэлектродного зазора менее 0,01 - 0,1 мм между инструментом 1 и изделием 13 возбуждают дуговые разряды. В результате шпиндель 2, инструмент 1, верхний. стол 16, подставка 14, изделие 13, щетки 7 и 9 и источник 20 выпрямленного тока образуют последовательную электрическую цепь, замыкающуюся через дуговые разряды в межэлектродном зазоре.Рабочая жидкость (например техническая вода), подаваемая от насоса высокого давления через штуцер 10 и внутреннюю полость стержня 3, проходит в камеру 1, а оттуда поступает в полость трубчатого ин струмента 1 и затем в межэлектродный за. зор, через который прокачивается со средней скоростью 2 - 20 м/с. Среднюю скорость рабочей жидкости в межэлектродном зазоре при этом сохраняют постоянной до конца цикла обработки путем постоянного расхода рабочей жидкости через межэлектродный зазор.В результате воздействия дуговых разрядов расчетный припуск обрабатываемого изделия 13 расплавляется, диспергируется, выбрасывается в межэлектродное пространство и вместе с продуктами эрозии инструмента 1 рабочей жидкостью выносится из межэлектродного зазора, По достижении заданной глубины обработки кольцевой канав. ки илн отверстия, глубина которых обычно не превышает 1500 мм в обрабатываемом иэделии 13, рабочую пбдачу инструмента останавливают и отводят шпиндель 2 в исходное положение, выключив при этом при. воды вращения инструмента и иэделия, ис точник 20 питания и насос подачи рабочей жидкости. После этого обработанное изделие снимают, устанавливают новоеи цикл повторяется,Нижний предел диапазона линейной скорости вращающегося инструмента и нижний предел диапазона средней скорости рабочей жидкости, которые определены соответственно равными 0,3 м/с и 2 и/с, назначены потому, что дальнейшее снижение величины этих скоростей приводит к потере производительности, увеличению износа инструмента .и неравномерности износа его рабочей кромки, ухудшению чистоты н увеличению толщины пораженного слоя на обработанной поверхноств. Это объясняется ограничением величины тока, реализуемого в межэлектродном зазоре, увеличением длительности дуговых разрядов в нем и ухудшением условий эвакуации продуктов эрозии,Верхний предю диапазона линейной ско. рости вращающегося инструмента и верх. ний предел диапазона средней скорости рабочей жидкости, которые определены соот. ветственно равным 28 и/с и 20 и/с, обуслов. лены теи, что дальнейшее увеличение ука5занных скоростей приводит к потере производительности процесса и к увеличению износа инструмента, при этом наблюдается незначительное улучшение чистоты обработанной поверхности, высота микронеровностей на которой становится меньше, чем тол-. щина пораженного слоя, по существу происходит выглаживание пораженного слоя, который необходимо затем снять.Наблюдаемые при этом снижение производительности, увеличение износа ннструмен та и улучшение чистоты обработанной поверхности объясняются тем, что резко возрастает гидросопротивление межэлектродного зазора, а значит, ухудшаются условия эвакуации из него продуктов эрозии, а также тем, что снижается мощность и длительность единичных дуговых разрядов, так как происходит преждевременный срыв каналов с опорных пятен дуговых разрядов.Арифметическая сумма скоростей (т.е. линейной скорости вращающегося, трубчатого инструмента и средней скорости потока рабочей жидкости в межэлектродном зазоре, которая определена равной 4 - 35 м/с) обеспечивает высокую производительность и чистоту обработки в этом диапазоне. Это объясняется тем, что величина тока, реализуемого в межэлектродном зазоре, пропорциональна площади контакта между электродами, что достигается эффективной эвакуацией продуктов эрозии из межэлектродного зазора и верхним и нижним ограничением длительности дуговых разрядов в нем.Частота вращения инструмента, с целью введения в межэлектродный зазор большей мощности, снижения износа инструмента и повышения равномерности износа его рабочей кромки, назначается максимально возможной для заданного диаметра и вылета инструмента, обеспечивая линейную скорость его рабочей кромки 0,3 - 28 м/с, При этом радиальное биение инструмента, пропорциональное его величине, приводит к неравномерности износа инструмента, потере его точности и производительности.Скорость потока рабочей жидкости из диапазона 2 - 20 м/с назначается в зависимости от назначенного технологией качества обработанной поверхности, т,е, высоты микронеровностей и толщины пораженного слоя.Высота микронеровностей и толщина пораженного слоя для суммы скоростей 4 - 35 м/с пропорциональны длительности и мощности дуговых разрядов, а их распределение по этому диапазону с точностью, достаточной для практического использования, линено, При этом толщина пораженного слоя на обработанной поверхности не превышает высоты микронеровностей.Нижний предел арифметической суммы линейной скорости вращающегося инструмента и средней скорости потока рабочей жидкости в межэлектродномзазоре (4 м/с)ФБ пораженный слой) и увеличению энергоемкости процесса. Длительность существования дуговых разрядов при этом увеличивается, а следовательно, увеличиваются размеры продуктов эрозии, растет межэлектродный зазор, увеличивается количество иерабо 1 В чих дуговых разрядов в боковом межэлектродном зазоре и снижается мощность, реализуемая в торцовом межэлектродном зазореВерхний предел арифметической суммылинейной скорости вращающегося инструмеи 1 э . та и средней скорости потока рабочей жидприводит к необходимости снижения,мощности, вводимой в межэлектродный зазор, в это нецелесообразно. При этом наблюдает.ся некоторое улучшение чистоты поверхнос.ти, высота микронеровностей становится ээ сравнима с величиной пораженного слоя, апоэтому дальнейшее улучшение чистоты по.верхности теряет практический смысл. 45 0 И ограничен потому, что дальнейшее снижение этой суммы приводит к потере производительности, повышенному износу инструмента, снижению качества обработанной поверхности (снижается чистота и увеличиваетсяФ е кости в межэлектродном зазоре (35 м/с) ограничен тем, что увеличение этой суммы сверх указанной величины приводит к существенному снижению производительности при незначительном увеличении чистоты обработанной поверхности с одновременным увеличением износа инструмента, Это происходит потому, что длительность существования дуговых разрядов сокращается на.столько, что энергия в каждом дуговом разряде недостаточна, чтобы за столь короткий промежуток времени расплавить и вы бросить в межэлектродный зазор необходимое количество материала изделия.Кроме того, торцовой межэлектродиый зазор уменьшается настолько, что затрудняется вынос из него продуктов эрозии, что Обработку изделий по предлагаемому способу ведут при средних мейвлектродиых зазорах менее 0,01 - 0,15 мм, среднем удель, ном токе на рабочей кромке инструмента О,1 - 1 О А/ммф (независимо от ее плошади)и рабочем напряжении 20 - 50 В,Поддержание постоянными в процессе всего цикла обработки линейной скорости инструмента и скорости потока рабочей жид-. кости в межэлектродном зазоре обеспечивает заданный режим дугообрвзования в нем и сохраняет постоянными условия эваКуации продуктов эрозии, что повышает производительность и чистоту обработанной поверхности.Предлагаемый способ, сокращая про дол жительность существования дуговых разрядов, возникающих между изделием и вращающимся трубчатым инструментом, через внутреннюю полость которого. прокачивается рабочая жидкость, снижает вели.856725 Составитель М. КлимовскаяТекред А. Бойкас Корректор МТираж 148 ПодписноеПИ Государственного комитета СССРделам изобретений н открытийМосква, Ж - 35, Раущская иаб., д. 4/5П Патент, г. Ужгород, ул, Проектная, 4ппп .патеитф зак, Ю б Редактор С. Роднкова,Заказ 7083 П 7ВНИИ емчнк 13 илиадчину торцового межэлектродного зазора с одновременным увеличением в нем реализуемой мощностин количества дуговых разрядов, снижает количество дуговых разрядов в боковом зазоре, облегчает условия эвакуации продуктов эрозии из межэлектрод ного зазора и самоцентрирует в нем инструмент относительно изделия, а поэтому повышает в 1,5 - 4 раза производительность процесса и соответственно улучшает качест во обработанной поверхности при снижении износа инструмента или сохранении его на уровне с аналогичными известными способами прн обработке глубоких пазов, отверстий и сообщении трубчатому инструменту построчных рабочих подач, полостей прес. сового и штампового инструмента в труднообрабатываемых металлах, сплавах, в том числе н в сталях, имеющиХ высокую твердость и прочность.формула изобретенияСпособ электроэрозионной обработки приводимым во вращение трубчатым электродом-инструментом, через центральное отверстие которого в зону обработки прокачивают рабочую жидкость отличсиои 4 ийся тем, что, с целью повышения производительности процесса путем сокращения продолжительности существования дуговых разрядов, в процессе обработки обеспечивают арифметическую сумму линейной Чкорости вращения электрода-инструмента и средней скорости потока рабочей жидкости в пре.делах 4 - 35 м/с, прн этом линейную скорость 1 в электрода-инструмента выбирают в дна.пазоне 0,3 - :28 м/с, а среднюю скорость потока рабочей жидкости - в диапазоне 2 - 20 м/с и поддерживают их постоянными в течение всего цикла обработки,5 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Вишницкий А, Л. Электрохимическаяи электромеханическая обработка металлов.36 ЛМашиностроение, 1971с, 198 - 99.