Способ электроэрозионной обработки металла



Способ электроэрозионной обработки металла
Способ электроэрозионной обработки металла
Способ электроэрозионной обработки металла
Способ электроэрозионной обработки металла
Способ электроэрозионной обработки металла
Способ электроэрозионной обработки металла
Способ электроэрозионной обработки металла

 


Владельцы патента RU 2466834:

Закрытое акционерное общество "Барнаульский патронный завод" (RU)

Изобретение относится к области электроэрозионной обработки и может быть использовано при изготовлении инструмента, включая штампы, пуансоны, оснастку. В способе предварительной механической обработки поверхности получают форму изделия, после чего его подвергают закалке и электроэрозионной обработкой электродом с образованием на поверхности слоя с измененной структурой металла. При этом после предварительного образования формы изделия механической обработкой в заготовке детали оставляют припуск «δ» на электроэрозионные обработки и полировку, затем при помощи черновой электроэрозионной обработки снимают слой металла, равный 50-70% предусмотренного припуска с образованием слоя металла с измененной структурой, затем поверхность изделия подвергают чистовой электроэрозионной обработке путем выглаживания со снятием поверхностного слоя металла с измененной структурой глубиной в 25-30,0% предусмотренного припуска, оставляют на поверхности изделия 45-65% толщины слоя металла с измененной структурой, после чего поверхность изделия подвергают полировке. Изобретение позволяет изготавливать точные и износостойкие детали с достаточно сложной геометрией обрабатываемых поверхностей. 7 ил., 1 пр.

 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при изготовлении инструмента, включая штампы, пуансоны, оснастку.

Известен способ электроэрозионной обработки при помощи вырезного электроэрозионного станка модели ВЭСТ - 240. 3. См. Руководство по эксплуатации ЖМВИ.041812.004 РЭ, утвержденное заместителем руководителя п/я Р 6930 20.06.1989 года. Перед началом работы задается режим работы генератора по частоте и току. Перемещение электроэрозионного инструмента осуществляется по заданной программе и траектории. При этом обработка осуществляется в ванне с диэлектрической жидкостью, в которой деталь подвергается снятию слоя металла эквидистантного по форме наружной поверхности электроэрозионного инструмента.

Известна технология обработки деталей на электроискровом полуавтомате ЭП-5М. См. Б.Г.Гуткин. Автоматизация электроэрозионных станков. Машиностроение, Ленинград, 1971 год, стр.124-126. Указанный станок предназначен для прошивания распыливающих отверстий диаметром 0,15-0,6 мм в распылителях. Прошивка на станке осуществляется электродом-инструментом, выполненным из латунной или молибденовой проволоки, которая подается роликами через кондуктор к обрабатываемой детали. Ролики с механизмом подачи, кондуктор и электрод-инструмент вместе со шпинделем приводятся в колебательное движение электромагнитом. Электроискровое прошивание отверстий в детали производится в ванне, заполненной керосином.

К недостаткам известной технологии можно отнести ограниченные технологические возможности, связанные с низкой точностью и чистотой поверхности прошитых отверстий.

Известна технология для электроискровой обработки твердосплавных матриц вырубных и гибочных штампов, шаблонов, фасонных резцов и других подобных деталей сложного контура. См. там же стр.155-156 - прототип. Регулирование зазора между электродами производится на основе контроля амплитудного напряжения между электродами.

К недостаткам известного способа можно отнести низкую чистоту поверхности и низкие прочностные характеристики поверхности подвергшихся электроэрозионной обработке изделий, не удовлетворяющие требованиям, предъявляемым, например, к более точным изделиям, таким как штамповый инструмент.

При осуществлении электроэрозионной обработки происходит расплавление и испарение разрядом частиц металла из обрабатываемой детали в диэлектрической среде. При этом поверхностный слой металла, в зависимости от задаваемых параметров и режимов обработки, глубиной 15-40 мкм претерпевает структурные изменения и изменения по химическому составу и твердости. Для получения высокоточных изделий, таких как штамповый инструмент (пуансоны, матрицы), электроэрозионную обработку используют только в качестве черновой обработки, как это видно из прототипа, после чего различными средствами и инструментами полученную поверхность доводят до требуемой чистоты обработки и твердости. При этом было выявлено, что после электроэрозионной черновой обработки и последующей доводки поверхности весь поверхностный слой металла с измененной структурой удалялся при механической ее обработке - шарошении, доводке, полировке.

Задачей настоящего изобретения является создание технологии для изготовления точных и износостойких деталей с достаточно сложной геометрией обрабатываемых поверхностей изделий, таких как штамповый инструмент - матрицы и пуансоны, с использованием электроэрозионной черновой и чистовой обработок, при которых черновая электроэрозионная обработка создает измененный слой металла с несколькими, по меньшей мере, двумя, зонами твердости (поверхностная зона до 52 ед. и внутренняя зона с повышенной твердостью в 65-70 ед.), а чистовая электроэрозионная обработка осуществляет сглаживание шероховатостей поверхности, достаточной для последующего полирования.

Поставленная изобретением задача достигается тем, что после предварительного образования формы изделия механической обработкой в заготовке детали оставляют припуск «δ» на электроэрозионные обработки и полировку, затем при помощи черновой электроэрозионной обработки снимают слой металла, равный 50-70% предусмотренного припуска с образованием слоя металла с измененной структурой, затем поверхность изделия подвергают чистовой электроэрозионной обработке - выглаживанию со снятием поверхностного слоя металла с измененной структурой глубиной в 25-30,0% предусмотренного припуска, оставляя на поверхности изделия 45-65% толщины слоя металла с измененной структурой, после чего поверхность изделия подвергают полировке.

Новизной предложенного способа является создание припуска в заготовке детали на электроэрозионные виды обработки и полировку после предварительного образования ее формы механической обработкой и снятие слоя металла, равного 50-70% предусмотренного припуска, при помощи черновой электроэрозионной обработки с образованием слоя металла с измененной структурой, а также проведение последующей чистовой электроэрозионной обработки - выглаживания со снятием поверхностного слоя металла глубиной 25-30,0% предусмотренного припуска, оставляя на поверхности изделия 45-65% толщины слоя металла с измененной структурой, после чего поверхность изделия подвергают полировке.

Частичный съем поверхностного слоя металла с измененной структурой и низкой твердостью толщиной высотой в 25,0-30,0%, образовавшегося в результате черновой электроэрозионной обработки металла, при помощи чистовой обработки и последующая полировка обеспечивают высокие прочностные характеристики поверхности рабочего инструмента, например, пуансонов и матриц.

Согласно проведенному патентно-информационному поиску предлагаемый способ является новым, признаки - неочевидными, промышленно осуществимыми, результат - неожиданным, поскольку стойкость штампового инструмента возрастает в 2-3 раза. Неожиданность результата проявляется в неполном удалении слоя металла с измененной структурой, полученного в результате черновой электроэрозионной обработки.

На фиг.1 схематично представлена заготовка матрицы в разрезе с выполненной в ней механической обработкой полостью с припуском на черновую и чистовую электроэрозионные обработки, полировку и остаточный слой измененного металла.

На фиг.2 - заготовка матрицы с установленным в ее полости электродом черновой электроэрозионной обработки.

На фиг.3 - заготовка матрицы с электродом чистовой электроэрозионной обработки.

На фиг.4 - матрица с остаточным слоем металла с измененной структурой.

На фиг.5 схематично представлен пуансон в разрезе со слоями обработок и остаточным слоем.

На фиг.6 показан пуансон после черновой электроэрозионной обработки.

На фиг.7 показан пуансон с сохранившейся (остаточной) частью слоя металла с измененной структурой, полученного после черновой электроэрозионной обработки.

На графических материалах схематично показана последовательность изготовления штампового инструмента - матрицы 1 и пуансона 2 при помощи электроэрозионных черновой и чистовой обработок. Заготовка матрицы 1 с выполненным в ней механической обработкой углублением-полостью 3 изготовлена с припуском «δ» на черновую 4, чистовую 5 электроэрозионные обработки и полировку. При помощи электрода 6 осуществляется черновая 4 электроэрозионная обработка углубления-полости 3 со съемом слоя металла 50,0-70,0% от предусмотренного припуска «δ». При помощи электрода 7 осуществляется чистовая электроэрозионная обработка углубления-полости заготовки матрицы 1 - выглаживание, со снятием слоя металла 25,0-30,0% от предусмотренного припуска. При этом чистовой электроэрозионной обработкой осуществляется снятие по высоте 0,1-0,3 слоя металла с измененной структурой. Остаточный слой 8 металла с измененной структурой после операции полировки обеспечивает инструменту высокую стойкость и прочность.

Заготовка пуансона 2 изготовлена механическим путем с припуском «δ» на дальнейшую черновую 9 и чистовую 10 электроэрозионные обработки и полировку.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Первоначально, после придания механическим путем (сверловка, шарошение и др.) внутренней поверхности матрицы 1 углубления-полости 3 необходимой формы с припуском «δ» на дальнейшую обработку, заготовку матрицы 1 подвергают закалке, а затем приступают к ее обработке путем установки в ванну с диэлектрической жидкостью, например маслом. Соосно углублению-полости 3 матрицы 1 сверху подводят электрод 6 черновой электроэрозионной обработки и включают питание. Черновая обработка осуществляется импульсами низкой частоты с большой длительностью и силой тока. По мере обработки внутренней поверхности заготовки матрицы 1, контактирующей с электродом 6, последний углубляется на заданную величину и вырабатывает (снимает) слой металла на глубину в 50,0-70,0% предусмотренного припуска. При этом вследствие воздействия высоких температур в месте искрового пробоя зазора между электродом 6 и металлом матрицы 1 образуется слой металла с измененной структурой глубиной 15-40 мкм. По окончании операции черновой электроэрозионной обработки в заготовке матрицы по периметру внутренней поверхности полости остается припуск 5 на чистовую электроэрозионную обработку и полировку.

Далее при помощи электрода 7 на режиме высокой частоты импульсов с малыми длительностями осуществляется чистовая обработка поверхности на глубину в 25-30,0% предусмотренного припуска, с выравниванием, выглаживанием внутренней поверхности углубления-полости матрицы. Остаточный после черновой и чистовой электроэрозионных обработок слой 8 металла с измененной структурой подвергается окончательной операции - полировке, которая проводится известными средствами до требуемой чистоты поверхности.

Конкретный пример осуществления способа.

После придания сверловкой и шарошением внутренней поверхности матрицы 1 углубления-полости 3 необходимой формы с припуском на дальнейшую обработку, заготовку матрицы 1 подвергли закалке до твердости 60-62 ед. по Роквеллу и установили в ванну с диэлектрической жидкостью - маслом. Соосно углублению-полости 3 матрицы сверху подвели электрод 6 черновой электроэрозионной обработки и включили питание. При этом обработка осуществлялась импульсами низкой частоты большой длительности и силой тока с получением шероховатости поверхности 0,42 мкм. По мере обработки внутренней поверхности заготовки матрицы 1, контактирующей с электродом 6, последний углубился на заданную величину и снял слой металла, предусмотренный в припуске на глубину в 60% предусмотренного припуска. По окончании операции черновой электроэрозионной обработки в заготовке матрицы 1 по периметру внутренней поверхности полости остался припуск на чистовую электроэрозионную обработку и полировку. При этом вследствие воздействия высоких температур в месте искрового пробоя зазора между электродом 6 с металлом заготовки матрицы 1 образовался слой металла с измененной структурой глубиной 15-40 мкм.

Далее при помощи электрода 7 на режиме высокой частоты импульсов с малыми длительностями осуществлялась чистовая обработка поверхности углубления-полости 3 со съемом слоя металла высотой в 25-30,0% предусмотренного припуска с выравниванием внутренней поверхности и получением шероховатости поверхности в 0,15 мкм. Окончательная операция - полировка проводилась известными средствами до требуемой чистоты поверхности. Точно такая же последовательность проведения операций осуществлялась и при изготовлении пуансона.

В настоящее время на предприятии разработана конструкторско-технологическая документация, изготовлена опытная партия инструмента, показавшая высокие результаты по его прочности и стойкости. Стойкость инструмента возросла в 2-3 раза.

Принято решение об организации производства штампового инструмента по предлагаемому способу.

Способ электроэрозионной обработки металла, включающий предварительное образование механической обработкой поверхности формы изделия с последующей закалкой и электроэрозионной обработкой электродом с образованием на поверхности от электроэрозионной обработки слоя с измененной структурой металла, отличающийся тем, что после предварительного образования формы изделия механической обработкой в заготовке детали оставляют припуск «δ» на электроэрозионные обработки и полировку, затем при помощи черновой электроэрозионной обработки снимают слой металла, равный 50-70% от предусмотренного припуска, с образованием слоя металла с измененной структурой, затем поверхность изделия подвергают чистовой электроэрозионной обработке путем выглаживания со снятием поверхностного слоя металла с измененной структурой глубиной 25-30,0% от предусмотренного припуска, оставляют на поверхности изделия 45-65% толщины слоя металла с измененной структурой, после чего поверхность изделия подвергают полировке.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к обработке материалов алмазными кругами на токопроводящей связке и может быть использовано в машиностроении и приборостроении для шлифования деталей, преимущественно со сложным профилем поверхности.

Изобретение относится к комбинированным методам обработки с наложением электрического поля и механического упрочнения поверхностного слоя. .

Изобретение относится к способам комбинированной обработки материалов, в частности трибоэлектрохимическим способам сверления хрупких диэлектриков. .

Изобретение относится к технологии механической обработки деталей, преимущественно из вязких труднообрабатываемых материалов, а также закаленных сталей. .

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для повышения качества деталей машин при изготовлении шпоночных пазов на наружных и внутренних поверхностях.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для повышения качества деталей машин при изготовлении шпоночных пазов на наружных и внутренних поверхностях.

Изобретение относится к электрофизическим и электрохимическим методам обработки, в частности к способу электрохимической резки алмазным дисковым электродом-инструментом.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к электрическим методам обработки, и может быть использовано в машиностроении для обработки и резки заготовок из токопроводящих материалов.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при изготовлении шпоночных пазов на наружных и внутренних поверхностях деталей машин. .

Изобретение относится к комбинированной обработке фасонной обрабатываемой детали и направлено на оптимизацию времени резания, времени обработки и крепления детали.

Изобретение относится к комбинированным методам металлообработки. .

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при электроэрозионном, эрозионно-химическом нанесении искусственной шероховатости на теплонапряженные детали транспортных машин, в частности, в локальной зоне работы форсунок, подающих горючие смеси в ракетных двигателях.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при размерной обработке токопроводящих деталей. .

Изобретение относится к комбинированной обработке металлов, сочетающих механическое и электрохимическое воздействие на обрабатываемую поверхность, преимущественно из труднообрабатываемых материалов, например из вольфрама, чугуна и др.

Изобретение относится к обработке материалов алмазными кругами на токопроводящей связке и может быть использовано в машиностроении и приборостроении для шлифования деталей, преимущественно со сложным профилем поверхности.

Изобретение относится к электрофизическим и электрохимическим способам обработки отверстий и может быть использовано при комбинированной электроэрозионно-химической обработке (ЭЭХО) охлаждающих отверстий в турбинных лопатках.

Изобретение относится к комбинированным методам обработки металлов и сплавов. .

Изобретение относится к обработке резанием металлов и полупроводников и может быть использовано в процессах строгания, токарной и фрезерной обработки, сверления, распиливания и др.

Изобретение относится к области электрохимии и может быть использовано в машиностроении, химической, металлургической и других отраслях промышленности
Наверх