Способ электроэрозионной обработки

О П И С А Н И Е1986292ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз СоветскниСоциалистическихРвсттубпми К. ПАТЕНТУ(3) 5614/76 (33) Швейцария СССР Опубликовано 30. 12. 82, Бюллетень Эй 48(53) УДК 621.9 .048 И 88,8) во делам нэобретеннй н аткрытнйДата опубликования описания 30.12.82 Иностранцы Жан Пфо, Ален Вавр и РудольФ Шнейдер(54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОЙ ОБРАБОТКИ 10 15 20 Изобретение относится к электрофизическим и электрохимическим методам обработки и в частности, касается способа электроэрозионной обработки.Известен способ электроэрозионнойобработки, при котором электроду-инструменту одновременно с рабочей подачей сообщает круговое перпендикулярное ей смещение с увеличивающимся радиусом вращения, в результатечего электрод-инструмент перемещается под углом к направлению рабочейподачи, а процесс обработки ведутв следящем режиме Г 1 3.Недостатком известного способаявляется то, что он имеет ограничения по глубине обработки выемок инизкую эффективность защиты от коротких замыканий,Цель изобретения - осуществление обработки глубоких выемок приодновременной эффективной защите обработанной поверхности от короткихзамыканий,Поставленная цель достигается тем, что процесс обработки осуществляют за несколько последовательных переходов, во время каждого из которых производят перемещение электрода-инструмента по указанной выше траектории до огибающей заданного контура детали, а каждый последующий переход осуществляют со смещением электрода-инструмента на заданный, шаг в направлении рабочей подачи, и разведение электрода-инструмента с деталью при возникновении короткого замыкания осуществляют по укаэанной выше траектории в.обратном направлении.На Фиг.изображена схема устройства для реализации предлагаемого способа; на Фиг. 2 -5 - варианты перемещений электрода"инструмента и обрабатываемой детали, которые можно получить с помощью устройства, представленного на фиг. 1Устройство.(фиг.1 ) содержит элек трод-инструмент 1, предназначенный2 4которая может перемещаться по вертикали с помощью винта 23, вращаемогоэлектродвигателем 24. На каретке 22установлен также датчик 25 положе"ния, выдающий электрический сигнал,соответствующий положению каретки22, при помощи щупа 26, взаимодейст-вующего с кулачком 27, наклон которого регулируется для создания воз-.можности воздействия на некоторыепараметры перемещений электрода 1.Устройство содержит также датчик28, управляемый потенциалом электрода 1 и выдающий электрическую величину, отображающую длйну искрового промежутка между электродом 1 идеталью 2. Электрический сигнал подается на компаратор 29, где сравнивается с эталонной электрическойвеличиной 30, соответствующей требуемому искровому промежутку. Выходнойсигнал компаратора 29 после прохождения через усилитель 31 подается на другой компаратор 32, на кото-рый по цепи 33 может поступать сигнал, полученный, исходя из осевого4положения штока 20, при помощи схем,описанных ниже,Выходной сигнал компаратора 32подается через усилитель 34 нв сервопривод 5 6Сигнал, поступающий по цепи 33,отображает эксцентриситет поступа,тельного перемещения, сообщаемогоэлектроду механизмом 13. С этой цельюдатчик 35, чувствительный к осевомуположению детали 15, выдает аналоговый электрический сигнал, являющийся Функцией этого эксцентриситета.Этот сигнал подается по цепи 36 наодин из трех входов компаратора 37.Компаратор 37 имеет еще один вход 38для сигнала, отображающего требуемуювеличину эксцентриситета. На этоткомпаратор по цепи 39, в которой находится прерыватель 40, поступаеттакже сигнал датчика 25 положениякаретки 22.Сигнал компаратора 37 подается че"рез усилитель 41 в цепь 33. Выходной сигнал усилителя 41 подается также по цепи 42 на регистр 43 сдвига,в котором сдвиг происходит под действием импульсов, подаваемых на вход44. Импульсы Формируются генератором45 импульсов, обеспечивающим питаниедвигателя 8, представляющего собойшаговый двигатель, Импульсы питаниядвигателя 8 подаются на делитель 46,3 . 98629для обработки электрода-детали 2 припомощи электрических разрядов,.созда.ваемых источником 3 тока, при посредстве генератора 4 импульсов,Оеремещения электрода 1 в направлении детали 2 по стрелке 1 осуществляются сервоприводом обычного типа,содержащим неподвижную часть 5 иподвижную часть 6. Электрод 1 связан с подвижной частью 6 посредством естола 7 с крестообразным перемещением. Этот стол 7 позволяет осуществляаь поперечные перемещения электрода 1 относительно его продольнойоси, т.е. в плоскости, перпендику%;лярной осевому направлению Г.Боковые перемещения электрода 1осуществляются электродвигателем 8,.закрепленным на плите 9 стола 7. Этаплита может совершать поступатель- щное перемещение относительно плиты10 стола 7, причем эта плита 10 так"же может совершать поступательное перемещение относительно плиты 11, связанной с подвижной частью 6, при этом впоследнее упомянутое поступательноеперемещение происходит в направлении,перпендикулярном направлению первого,поступательного перемещения. Двигатель 8 вращает при посредстве своеговала 12 механизм 13 переменного эксцентриситета который состоит издвухи деталей 14 и 15, стягиваемых другк другу пружиной 16. Деталь 14имеет прямолинейный паз с шариками17, расположенный под углом 45 О от 35носительно оси вращения этой детали,вращаемой двигателем 8. Деталь 15 может поворачиваться и перемещаться восевом направлении в расточке 18 опоры 19, связанной с плитой 11. Осевоеположение детали 15 определяется што",ком 20, который может перемещаться пощ Осевое перемещение штока 20 вызывает скольжение детали 15 в рас- .45очке 18, следовательно, и осевоетноситвльное перемещение детали 14.виду наличия паза 17 это осевое пе"Ремещение приводит к возникновениюэксцентриситета между штоком 20 ивалом 12, Ори вращении двигателя 8Яэтотшток вместе с валом 12 ведет себя как эксцеитрик с переменным .эксцентриситвтом относительно оси штока 20.Для создания возможности регулгровки эксцентриситета механизма 13шток 20 имеет вверхней части упор21, взаимодействующий с кареткой 22,92 6пендикулярной его главной оси подачи, в направлении детали 2, причемрадиус поступательного движения определяется эксцентриситетом междувалом 12 и штоком 20. Когда упор 21не соприкасается с кареткой 22, пружина 16 оттягивает шток 20 вниз дотех пор, пока детали 14 и 15 не упрутся друг в друга боковыми сторонами ине займут положения, при котором эксцентриситет между валом 12 и штоком20 равен нулю. Если регулируют положение каретки 22, опуская ее нижеуровня упора 21 в начале обработки,то всегда сначала получают поступательное перемещение нулевого радиуса, т.е. погружение электрода 1 вдеталь вдоль его оси подаЧи, без поступательного перемещения относительно этой оси. Когда глубина захода электрода 1 в деталь 2 достигаетдостаточной величины, при которойупор входит в контакт с кареткой 22,всякое последующее перемещение элен.трода 1 вниз вызывает относительноеперемещение штока и плиты 11, т,е.между штоком О и валом 12 создает"ся эксцентриситет, увеличивающийсяпо линейному закону в функции величины подачи электрода 1 вниз.Таким образом, электрод 1 совершает поступательное перемещение,радиус которого линейно возрастает в функции подачи электрода, в ре-зультате чего квждая точка электродаперемещается по конической поверх-.ности, ось которой параллельна направлению подачи электрода,На фиг. 2 показано осевое и радиальное перемещение определеннОйточки электрода в том случае, когдапрерыватели 40, 51, 53 и 54 находятся в положении, показанном на фиг, 1.В тот момент, когда упор 21 встречает каретку 22, эта точка электроданаходится на уровне 2 в и, ввиду увеличения радиуса поступательного перемещения, она перемещается по конусу, образующая которого обозначена6 . Когда эа время полного цикла Твпоступательного перемещения эксцентриситет достигает величины Кв, сигнал,вырабатываемый датчиком 35, становится больше заданного сигнала навходе 38, в результате чего схема47 выдает сигнал, вызывающий появление на входе 52 ждущего триггера 50импульса определенной длительности.Этот импульс поступает через преры 5 9862коэффициент деления которого устанавливается таким образом, чтобы после каждого полного оборота двигателя8 получать число импульсов, равноечислу ступеней регистра 43,3Таким образом, когда амплитудаперемещения достигает радиуса, определяемого,сигналом на входе 38, компаратор 37 выдает выходной сигнал наусилитель 41. Выходной сигнал пода фется по цепи 33 на компаратор 32 дляпредотвращения передачи сигнала подачи на сервопривод 5,6, Выходнойсигнал усилителя 41 подается такжена регистр 43 сдвига. Если радиус, 13определяемый сигналом на входе 38,достигается равномерно при полном обо"роте двигателя 8, то все ступенирегистра 43 имеют на выходе "1". Сигналы регистра 43 подаются на логи вческую схему И 47, имеющую стольковходов, сколько ступеней содержитрегистр 43. При этом схема И 47 выдает сигнал, который, с одной стороны, подается на вход логической 2 эсхемы ИЛИ 48 и на вход мультивибраторяс двумя устойчивыми положениями 49,а с другой стороны - на ждущий мультивибратор 50,Переключатель 51 позволяет направ- эвлять сигнал с выхода 52 мультивибратора 49, либо выходной сигнал триггера 50 через прерыватель 53 на клемму а двигателя 24 для приведения последнего во вращение в направлении,соответствующем опусканию каретки 22.Другой выход триггера 50 соединенчерез прерыватель 54 илогическую схему И 55 с клеммой Ь двигателя 24 дляприведения последнего во вращение иперемещения каретки 22 вверх.Устройство содержит также средства ограничения хода каретки 22 вверх.Эти средства представляют собой прерыватель 56, срабатывающий при нахождении каретки в верхнем положении.В этом положении прерыватель 56, снабженный пальцем 57, подает сигнал "О"на вход логической схемы И 55, в результате чего последняя блокируетлюбой сигнал, вызывающий подъем каретки 22.Устройство, реализующее предла-,гаемый способ, работает следующимебразом.В процессе обработки двигатель 8включен, в результате чего электрод .1 приводится в поступательное движение по окружности в плоскости, пер 9862925 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ватели 51 и 53 на двигатель 24, который при этом вызывает перемещениекаретки 22 вниз. Величина этого перемещения определяется длительностью импульса, выдаваемого триггером 50 и скростью вращения двигателя 24, Опускание каретки 22 вызывает уменьшение эксцентриситетапоступательного движения и обработка продолжается по конической поверхности, вершина которой обозначена Е, до тех пор пока эксцентриситет снова не достигнет величиныР 0. С этого момента цикл работы двигателя 24 повторяется, и видно, чтообработка осуществляется за счетопускания электрода 1 в деталь 2, сопровождающегося круговыми поступательными движениями электрода с постепенно увеличивающимся радиусом,которые циклически повторяются. Огибающая предельных эксцентриситетовпредставляет собой цилиндр Е 0, концентричный с главной осью,Этот способ обработки являетсяочень выгодным, особенно в случаеобработки глубоких отверстий. Сочетание движения осевой подачи электрода и его поступательного движения дает результирующее движение подачи под углом к оси электрода, врезультате чего обработка осуществляется одновременно как по дну, таки по боковой стенке отверстия. В случае образования дуги или короткого.замыкания отвод электрода происходиттакже под углом, в результате чегопоследний ударяется не только от днаотверстия, но также и от его боковой стенки, что предотвращает сохранение дуги между боковыми поверхностями электрода и отверстия. Наконец, поступательное движение в сочетании с движением подачи позволяетгораздо лучше обновлять вспомогательную жидкость в зоне обработки посравнению с чисто осевой подачейэлектрода.На фиг. 2 показан также пунктиромдругой .закон подачи электрода, который устанавливается при замкнутомпрерывателе 40. В этом случае компаратор 37 принимает сигнал датчика 25положения. За счет изменения наклонакулачка 27. или даже установки противоположного наклона можно оказывать соответствующее воздействие нанаклон огибающей Е крайних положений обработки, обозначенных через Р . Такая схема позволяет поХлучать полости, суживающиеся илирасширяющиеся в направлении проникания инструмента в деталь. В последнем случае необходимо, чтобы концевая часть электрода имела больший диаметр, чем тело электрода,На Фиг. 3 показан другой режимработы устройства, представленногона фиг.1, благодаря которому можноосуществлять последовательные проходы при обработке с одинаковым длявсех проходов прониканием электродав обрабатываемую деталь, но с постепенно увеличивающимся радиусом кругового поступательного движения, Дляполучения такой подачи электрода необходимо, чтобы прерыватель 40 былзамкнут, переключатель 51 был подключен к выходу мультивибратора 49,прерыватель 53 был подключен к логической схеме 55, а прерыватель54 разомкнут,Когда при этом достигается предельная траектория поступательногодвижения, сигнал с выхода схемы 47устанавливает мультивибратор 49 вположение, при котором на его выходе52 присутствует "1". Этот выходнойсигнал вызывает через прерыватель 53и схему 55 подъем каретки 22 до техпор, пока схема 55 не выдаст импульсформируемый всякий раз; когда двьггатель 24 повернется на величину,соответствующую определенному перемещению каретки 22, например, всякий раз, когда последняя переместится на расстояние доли миллиметра,Следует отметить, что подъем каретки приводит к увеличению эксцентриситета механивма 13, что вызываетуменьшение искрового промежутка и,следовательно, включение сервопривода 5,6 в направлении отвода электрода, что сводит к нулю увеличениеэксцентриситета. Таким образом, всякий раз, когда поступательное движение достигает предельной траектории,такой как Т 1, Т 2, Т , сервоПривод 5,6 вызывает отвод электрода безизменения размаха траектории, и об"работка продолжается до достижениятраектории большого радиуса, поскольку сигнал, формируемый датчиком28, .изменяется по сигналу, выдаваемому датчиком 25.На фиг. 4 показан закон перемещения, при котором обеспечивается наклонная обработка за несколько после9 9862довательных проходов, при этом каждый проход отделен от следующего переходом, при котором эксцентриситетпоступательного движения равен нулю.Такой режим работы получается в томслучае, когда прерыватель 40 замкнут;,прерыватель 51 подключен к триггеру 50, 53 - к клемме а, а 54 -замкнут.В начале обработки каретка 22 занимает свое самое верхнее положение, при котором прерыватель 56 разомкнут, и подает нулевой сигнал навход схемы 55. После первого проходав конце которого эксцентриситет дос- Итигает величины К, каретка 22 опускается на величину, необходимуюдля получения близкого к нулю эксцентриситета, причем эта величинаобеспечивается путем регулировки 20длительности неустойчивого состояниятриггера 50. Во время опускания каретки 22 прерыватель 56 подает сигнал "1", на схему 55, в результатечего, когда триггер 50 возвращается в устойчивое состояние его сигнал с выхода 53 вызывает подъем ка-.ретки 22 до срабатывания прерывателя 56.Прерыватель 56 установлен с тре- зфнием на своем держателе и снабже:изогнутым пальцем 57, заходящим сзазором под каретку 22. Таким образом, во время опускания каретки 22,прерыватель 56 перемещается внизна расстояние, меньшее длины пере"мещения каретки. Следовательно,каретка 22 поднимается только доположения 2, при этом обработкаположения 2,при этом обработка продол-,щжается до В,большего чем к, посколькусигнал датчика 35 корректируется датчиком 25,и цикл повторяется до достижения требуемой глубины обработки.На фиг. 5 показан режим работы,при котором крайние положения перемещений точки электрода ограниченыполусферической поверхностью. Дляобеспечения этого режима работы прерыватель 40 замыкают, 51 подключаютк выходу триггера 50, 53 - к клем-ме а и 54 размыкают. Следовательно,эти прерыватели занимают такие же положения, как.на фиг.2, для получения эксцентриситетом к, к 2 и т.д.,ю сИвписанных в сгибающую Е . Прямолинейная площадка кулачка 27 заменяется поверхностью, форма которой соот 92 10ветствует требуемой сферической огибающей. Такая огибающая перемещений в осевом и радиальном направлениях дает исключительные преимущества, поскольку позволяет. обеспечить максимальную точность обработки полости, имеющей. любую форму.Можно предусмотреть многочисленные изменения предлагаемого устройства, в частности, заменить датчик 52 и кулачок 27 вращающимся кулачком, приводимым во вращение, с возможной демультипликацией, двигателем 24, причем этот кулачок взаимодействует с индикатором положения, выдающим сигнал в цепь 39. Кроме того конец штока 20 может быть выполнен с резьбой для создания возможности приведения его в движение двигателем 24 при посредстве колеса, имеющего соответствующую резьбовую расточку, причем осевое положение этого колеса остается неизменным.формула изобретенияСпособ электроэрозионной обработки, при котором электроду-инструменту одновременно с рабочей подачей сообщают круговое, перпендикулярное ей смещение с увеличивающимся радиусом вращения, а процесс обработки ведут в следующем режиме, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью осуществления обработки глубоких выемок при одновременной эффективной защите обработанной поверхности от коротких замыканий,процессобработки осуществляют за несколько последовательных переходов,во время каждого из которых производят перемещение электрода-инструмента по указанной выше траектории до огибающей заданного контура детали, а каждый последующий переход осуществляют со смещением электрода-инструмента на заданный шаг в направлении рабочей подачи, и разведение электрода-инструмента с деталью при возникновении короткого замыкания осуществляют по указанной выше траектории в обратном Направлении.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР И 468751, кл. В 23 Р 1/02, 1964;/79,Тираж 1153 ПИ Государственного комит делам изобретений и откр 35 Москва, Ж, Раущска Подпа СССРийнаб., д Р.Х