Способ одновременной электроэрозионной обработки взаимно сопрягаемых деталей

 

Использование: одновременная электроэрозионная вырезка проволочным электродом-инструментом взаимно сопрягаемых деталей. Сущность изобретения: обработку ведут в два прохода, перемещая электрод-инструмент на втором проходе по той же траектории, что и на первом проходе. Диаметр электрода-инструмента для второго прохода выбирают из со- {di+Ј)il-Z2 (ziотношения S2 - Z2)+2(Rmaxi-Rmax2) где di и J2 - диаметры проволочного электрода-инструмента, применяемые для первого и второго проходов соответственно, мм; zi и гч - предварительно определенные величины межэлектродных зазоров на первом и втором проходах соответственно, для данных режимов обработки , мм; si и S2 - предварительно определенные величины производительности по площади на первом и втором проходах соответственно , для данных режимов обработки , СМ2/МИН; Rmaxl И Rmax2 предварительно определенные величины высот микронеровностей поверхности реза после первого и второго проходов соответственно , для данных режимов обработки, /мм/. 4 ил., 1 табл. to С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ сОциАлистических

РЕСПУБЛИК

Б РЕТЕ Н И ).-„;, ;

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4928878/08 (22) 18.04.91 (46) 15.12.92. Бюл. N 46 (71) Белорусское республиканское научнопроизводственноеое объединение порошковой металлургии (72) А.А.Баран, Е.Я.Головкина, M.T.Çàáàâский и С.Н.Терехов (56) Авторское свидетельство СССР

N622617,,кл. В 23 Н 7/02, 1976. (54) СПОСОБ ОДНОВРЕМЕННОЙ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОЙ ОБРАБОТКИ ВЗАИМНО

СОП РЯ ГАЕ МЫ Х ДЕТАЛ ЕЙ (57) Использование одновременная электроэрозионная вырезка проволочным электродом-инструментом взаимно сопрягаемых деталей. Сущность изобретения . обработку ведут в два прохода, перемещая электрод-инструмент на втором проходе по той же траектории, что и на первом проходе. Диаметр d2 электрода-инструмен1

Изобретение относится к технологии машиностроения, в частности и электроэрозионной обработке сложнопрофильных деталей непрофилированным электродомпроволокой на вырезных станках.

Известны способы электроэрозионной обработки, включающие электроэрозионное вырезание ээ один проход одновременно двух взаимно сопрягаемых деталей.

Общим недостатком указанных способов является недостаточно высокое качество обработанных поверхностей, так как вырезание выполняется, как правило, На черновых режимах, вырезание на чистовых режимах, является настолько трудоемким, что практи- чески не применяется.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗО

„, Ы„„1780951 А1 (5()5 В 23 Н 7/02, 9/12 та для второго прохода выбирают из со(д1 + г11$1 отношения — — -z2 > d2>dl+2(ziэ2 Z2)+2(Rmax1 Rmax2) ГДЕ О1 И О2 ДИаМЕТРЫ проволочного электрода-инструмента, при- меняемые для первого и второго проходов соответственно, мм; zl и z2 — предварительно определенные величины межэлектродных зазоров на первом и втором проходах соответственно, для данных режимов обработки, мм; s1 и э2 — предварительно определенные величины производительности flO площади на первом и втором проходах соответственно, для данных режимов обрабОТКИ, СМ /МИН; Вщах1 И Rmax2

2 предварительно определенные величины высот микронеровностей поверхности реза после первого и второго проходов соответственно, для данных режимов обработки, /мм/. 4 ил„1 табл.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту к данному способу является способ, заключающийся в выполнении перемычки, удерживающей вырезаемую часть заготовки, а повторные проходы осуществляют, перемещая электрод-проволоку в указанном пазу. Однако для подавляющего большинства материалов межэлектродный зазор при вырезании на чистовых режимах меньше, чем на черновых. Поэтому выполнение чистовых проходов по той же траектории, по которой выполнялся черновой проход, без увеличения диаметра электрода-проволоки ведет к тому, что перемещение электродэпроволоки по пазу на чистовых проходах идет практически без разрядов, либо воэ1780951 действие разрядов является лишь локальным. А это значит, что шероховатость поверхностей после выполнения обработки по указанному способу уменьшается не столь значительно, как позволяют технологические режимы, а для ряда материалов остается практически на уровне чернового прохода, т.е. качество обрабатываемых поверхностей невысокое.

Выполнение же последующих проходов по эквидистантной траектории при одновременном электроэрозионном вырезании двух взаимосопрягаемых деталей ведет к удвоению числа последующих проходов (станки прорезанного паза обрабатываются последовательно сначала одна, а затем дру. гая) и вызывает увеличение общей трудоемкости вырезанйя и, соответственно, его невысокую производительность с одной стороны, а с другой приводит либо к одностороннему воздействию разрядов, либо к неуравновешенности их силового воздействия на электрод-проволоку, т.к. с разных сторон реза будет удаляться припуск различной величины. А это способствует отжиму . электрода-проволоки от обрабатываемой поверхности с большим припуском, вызывает вибрацию электродапроволоки, что в конечном итоге приводит к снижению точности и ухудшению качества обрабатываемых поверхностей, Целью изобретения является повышение качества обработанных поверхностей при электроэрозионном вырезании одновременно двух взаимосопрягаемых деталей и увеличение производительности выреза.ния при достижении требуемого качества.

Поставленная цель достигается тем, что в способе электроэрозионной обработки, включающем двухпроходное электроэрозионное вырезание одновременно двух взаимосопрягаемых деталей из одной заготовки, вырезание ведут, перемещая электрод-проволоку на каждом проходе по одной и той же траектории, причем второй, чистовой проход выполняют электродомпроволокой диаметром dz, удовлетворяющим соотношению

Ег>бг > dj+2(z zz)+

d)+z1 $1 эг

+2(йаах 1 — Я вахг) где d> — диаметр электрода-проволоки, используемой на первом (черновом) переходе;

zi u zz — межэлектродные зазоры на первом и втором проходах соответственно;

s> и sz — производительность электроэроэионного вырезания площади на первом и втором проходах соответственно;

35 тории движения электрода — проволоки 1 на втором проходе вызовет увеличение припуска, удаляемого на этом проходе, справа, т.е. Л прав.> Л лев

Усилие, действующее на электрод-про40 волоку справа, будет пропорционально ап, а действующие слева — ал, но т.к. ап и а определяются величинами припусков

Ь, и Л,, то из Ьп >Ь следует, что а„>а,. А значит и усилие, действующее

45 на электрод-проволоку справа, будет больше усилия, действующего слева, что приводит к неуравновешенности силовых воздействий на электрод-проволоку, вызывая ее отжим влево и способствуя возникновению колебаний электрода-проволоки в плоскости P. Если же второй проход выполняется по той же траектории, то величины припусков, удаляемых справа и слева, равны (6 =h), и следовательно ал =c> (фиг.

2), что приводит к уравновешенности силовых воздействий по обе стороны электродапроволоки и способствует тем самым повышению качества обработанных поверхностей. Таким образом, выполнение второ5

Rmax1 и Rmax2 высота микронеровностей поверхности после выполнения соответственно первого и второго проходов.

Изобретение поясняется фиг. 1-4.

Схемы на фиг. 1, 2 иллюстрируют характер силового воздействия на электрод-проволоку 1 при выполнении второго прохода электроэрозионного вырезания детали 2 по эквидистантной траектории по отношению к траектории первого прохода (фиг. 1) и по той же траектории, что и траектория первого прохода {фиг. 2). Качество поверхности при электроэрозионном вырезании наряду с электрическими режимами в значительной степени определяется величиной колебаний электрода-проволоки в плоскости р, перпендикулярной направлению обработки. Величина указанных колебаний в свою очередь зависит от степени уравновешенности силовых воздействий некоторых разрядов слева и справа от электрода-проволоки, Если воздействие искровых разрядов представить как распределенную нагрузку ц, действующую на сектор электрода-проволоки, ограниченный углом а, то усилие, действующее на электрод-проволоку с одной стороны реза, пропорционально q и а, . При выполнении второго прохода по эквидистантной траектории, смещенной на величину $ относительно траектории первого прохода, величины припуска, удаляемого с заготовки 1 слева и справа .будут различаться на величину 2$ (фиг. 1). Например, смещение вправо траек1780951 .

ro прохода по той же траектории, что и пер-. вого позволяет повысить качество поверхностей после электроэрозион ного вырезания за счет устранения неуравновешенности силовых воздействий на элект- 5 род-проволоку в плоскости, перпендикулярной направлению вырезания..

На фиг. 3, 4 представлены условные схемы формирования микронеровностей по- 10 верхности заготовки 1 при выполнении второго прохода электродом-проволокой 2;

Как известно, электрический режим элект. роэрозионного вырезания достаточно однозначно определяют величину 15 межэлектродного зазора Z, а также наименьшую высоту микронеровностей поверхности Rmax, которая может быть достигнута на данном электрическом режиме. Однако само по себе использование на втором про- 20 ходе электроэрозионного вырезания определенных электрических режимов еще не гарантирует, что полученная в результате его выполнения шероховатость поверхности будет иметь наименьшую возможную 25 для данных электрических режимов высоту

МИКРОНЕРОВНОСтЕй Rmax2. ДЛЯ ОбЪЯСНЕНИЯ укаэанного положения рассмотрим два возможных случая формирования микронеровностей .поверхности при выполнении 30 второго прохода, Пусть первый проход вы-.. полнялся электродом-проволокой 3 диаметром d1 на электрических режимах, характеризующихся величиной межэлектродного зазора Z1. При этом высота микро- 35

НЕРОВНОСтЕй ПОВЕРХНОСТИ СОСтаВИЛа Rmaxl, а ширина паза В по линиям впадин микронеровностей а-а и а — а — В1, Как видно из фиг. 3, 4

В l=d l+2Z1+2Rmax1 .. 40

При выполнении далее второго прохода электродом-проволокой 2 диаметром d2 на электрических режимах, обеспечивающих межэлектродный зазор величиной Z2, процесс формирования микронеровностей llO 45 верхности может идти двояким образом. В первом случае линии впадин в — в и в — в формируемых на втором проходе микронеровностей будут лежать ближе к оси паза на некоторую величину h, чем линии впадин 50 а-а и а -а микронеровностей, сформированных на первом проходе (фиг, 3). Тогда микрорельеф поверхности, сформированной после первого прохода, будет представлять собой совокупность микронеровностей

Rmax2, сфоРмиРованных искРовыми РЗЗРЯдами второго прохода, и остатков впадин микронеровностей, сформированных на первом проходе. В этом случае суммарная высота ыикронвровностви второго прохода

СОСТаВИТ R max2=Rmax2+h. В ДРУГОМ СЛуЧаЕ линии впадин в-в и в -в, формируемых на втором проходе микронеровностей будут либо совпадать с линиями впадин а-а и а-а микронеровностей после первого прохода, либо будут смещены относительно а-а и а — а на некоторую величину в тело детали 1 (фиг.

4). 8 этом случае будет устранена наследственность шероховатости, полученной после первого прохода, микронеровности будут полностью сформированы разрядами втоРОГО ПРОХОДа, И ИХ ВЫСОта СОСтаВИт Rmax 2.

Как видно из схем фиг. 3, 4 для первого случая имеет место соотношение В2<В1, в то время как второй случай характеризуется соотношением

В2) В1, (1), где В2 — ширина прорезаемого паза по линиям в — в и в — B микронеровностей после второго прохода, Учитывая, что В2=О2+2к -2+2 Втах2, сможем соотношение (1) записать в виде

С12+222+2Ятах2 d1+2Z1+2Rmax1

Отсюда определяем, что для того, чтобы после второго прохода высота микронеровностей поверхности была наименьшей.

Rmax2, КОТоруЮ МОЖНО ДОСТИЧЬ На ЭЛЕКТРИЧЕских режимах второго прохода, необходимо выполнять второй проход электродом-проволокой, диаметр которой удовлетворяет соотношению

О2 d1+2(Z1 Z2)+2(Rmax1 Rmax2) (2)

Так как второй проход является последним, то невыполнение соотношения (2) ведет к ухудшению .качества поверхностей после электроэрозионного вырезания.

Увеличение производительности электроэрозионного вырезания при выполнении второго прохода будет достигнуто в том случае, если время выполнения первого t1 и второго t2 прохода будет не больше времени т- времени выполнения электроэрозионного вырезания в один проход на режимах чистового прохода, т.е, при t1+t2 т (3) Иэ этого условия определим граничное значение диаметра электрода-проволоки для второго прохода, при котором будет достигнуто равенство производительности.

Время первого прохода определится следующим образом:

Т1вв —, - -- - - (4) ч 1. где I — длина вырезаемого контура, ч1 — линейная скорость вырезания на первом проходе.

Объемная производительность первого прохода, выполняемого электродом-проволокой диаметром dl на технологических

1780951 режимах, характеризующихся величиной зазора d1, составит

Ч1=(с!1+21) h+v1 . (5) где h — высота вырезаемой детали.

Отсюда ч=

V 1

По формулам, аналогичным (4) и (5), определится время t и линейная скорость V при выполнении вырезания сопрягаемых деталей в один проход на режимах чистового (второго) прохода

t = — (6) ! ч—

Ч где V2 — объемная производительность вырезания на режимах чистового прохода;

d2 — диаметр электрода-проволоки, применяемой на чистовом проходе;

Z2.— межэлектродный зазор чистового прохода:

Для упрощения последующих преобразований введем обозначения

А1=d1+Z1 (8)

А2=0 2+22 (9)

Физический смысл А! и Аг — ширина резов, получаемых на первом и втором проходах, выполняемых соответственно электродами-проволоками диаметров d1 и d2.

Учитывая, что величина припуска, удаляемого на втором проходе при выполнении вырезания по данному способу (в два прохода), определится как А1-Аг, линейная скорость вырезания на втором проходе составит

Ч2

Ч2 Р— A, 0 (10)

Преобразовав граничное выражение

«+t2=t (11) условия (3) с учетом введенных обозначений и соотношений (4-10), получим

l..А1 h l A2 — А1) h A2 h

V1 Ч2

V2 (12) .

Произведем необходимые преобразования ! A1 !1 Чг+! А2 — А1 h V1

Ч1 Ч2

:!1Аг h — — =0 ° V2 ! h А1 Чг+ A2 — A1 V1 — Аг V1

V1 Чг

Учитывая, что l AО; !1Ф О, получаем

А1V2+A2V1-A1V1 A2V2=0 или А1Ч2-А1Ч1=0 (13) т.е. граничное условие (11) выполняется только при равенстве объемных производительностей V1=V2, а для всех V1>V2 (14) будет обеспечиваться повышение производительZ2 (17) С!2<

2 и есть тот диапазон значений диаметра

"5 электрода-проволоки, используемой на втором проходе, при котором обеспечивается увеличение производительности вырезания при его выполнении согласно данному способу.

20 Объединение неравенств (2) и (17) в единое двойное неравенство

d1+Z1 S1 г>с!2 d1+2(Z1-22)+

>2

+2(Rmax1 Rmax2) (18) и определяет тот диапазон диаметров электрода-проволоки, в котором при выполнении вырезания в два прохода по предложенному способу будет достигнуто и повышение качества вырезания одновременно двух сап рягаемых деталей, и увеличение производительности их вырезания.

Пример, Выполнялась сравнительная электроэрозионная обработка электродовинструментов для последующего электро35 эрозионного прошивания деталей пресс-формы для прессования металлических порошков, Материал электродов-инструментов- медь М1 ГОСТ859-78, высота 16 мм.. Обработка выполнялась в два прохода

40 на электроэрозионном вырезном станке модели 4732ФЗ с генератором импульсов ГКИ

300-200А. Электрические режимы проходов и соответствующие им технологические характеристики приведены в табл. 1.

По данному способу первый выполнялся электродом-проволокой диаметром 0,2 мм, а диаметр электрода-проволоки для выполнения второго прохода определялся из соотношения (18)

0,36 >бг 0,2 +

+ 2 (0,065 — 0,036 ) + 2 (0,023 — 0,008 ) 55 0,525> d2 >0,288

Диаметр электрода-проволоки для выполнения второго прохода был принят равным 0,3 мм. ности. Применяя преобразование (5), получим неравенство (14) в виде (d1+Z1) !1 v1>(d2+Z2) h v2

Учитывая, что произведения

5 h -v1=S1 (15)

h v2=S2 (16) есть общепринятые при электроэрозибнном вырезании производительности по пло- щади, получим

"0 (d1+Z1) S1>(d2+Z2) $2

Отсюда

1780951

Электрические режимы и технологические характеристики электроэрозионного вырезания

После выполнения обработки по данно- чить производительность электроэрозионму способу шероховатость поверхности Ra ного вырезания за счет сокращения в 1,5 ... составила 1,4 ... 1,6; поверхности были глад- 2 раза времени выполнения второго прохокими (без рисок) и однородными по высоте. да при одновременной обработке поверхноПродолжительность обработки составила в 5 стей обеих сопрягаемых деталей, сумме 10,5. получаемых в результате реализации этого

Вырезание по известном способу осу- способа. ществлялось по двум вариантам. В пер- Ф о р м у л а и з о 6 р е т е н и,я вом варианте оба прохода выполнялись Способ одновременной электропо одной и той же траектории электро- 10 эрозионной обработки взаимно содом-проволокой одного и того же диа- прягаемых деталей проволочным метра(Р 0,2мм).Приэтомвторойпроход электродом-инструментом, при котором характеризовался лишь редким локальным обработку осуществляют в два прохода, прохождением разрядов, а шероховатость причемнавторомпроходеэлектрод-инструповерхностей составила Ra 4,5 мкм в верх- 15 мент перемещают по той же траектории, что ней части, Ra 3 4 мкм в нижней, что можно и на первом проходе, отличающийся объяснить меньшей шириной реза после . тем,"что, с целью повышения качества и про первого прохода в нижней части вследствие изводительности обработки, второй проход износа электрода и более частым прохожде- осуществляют электродом-инструментом, нием разрядов в. нижней части при втором 20 диаметр которого выбирают из соотношепроходе, . ... ...- ния

Во втором варианте чистовой проход di + х1)а1 выполняется сначала вдоль одной стенки.. s2 реза, а затем вдоль другой с коррекцией в 2(Rmax1 Rmaxg) каждую из сторон на 0,045 мм. Общая тру- 25 где d> и б2 — диаметры проволочного элект-. доемкость при этом составила 13,5 ч, а ше- рода-инструмента,применяемыедля первороховатость поверхности — Ra 1,7 ... 1,9 мкм, . го и второго проходов соответственно, мм; причем на некоторых участках заметна рис- z> и zz — предварительно определенные кообразность поверхности, являющаяся ре- величины межэлектродных зазоров на перзультатом отталкивания 30 вом и втором проходах соответственно, для электрода-проволоки и ее колебаний под данных режимов обработки, мм; действием искровых разрядов, - ; з1и з2 — предварительно определенные

Как видно из вышеизложенного, дан- величины производительности по площади ный способ электроэрозионной обработки на первом и втором проходах соответственпозволяетповыситькачествообработанных 35 но для данных режимов обработки, поверхностей одновременно двух сопрягае- см /мин; мых деталей при электроэрозионном выре-, ..Rm»« Rma à — предварительное опрезании из одной заготовки, что проявляется деление величины высот микронеровностей в снижении шероховатости поверхности в поверхности реза после первого и второго

1,8 ... 3,0 раза по сравнению с известный 40 проходовсоответственно,дляданныхрежиспособом, Кроме того, он позволяет увели- мов обработки, мм.

1780951

1780951

Составитель А. Баран

Редактор С. Кулакова Техред М.Моргентал Корректор С. Патрушева

Заказ 4239 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101