Способ разделения электродом-проволокой металлических деталей из материалов с анизотропными свойствами и устройство для его использования

Авторы патента:

Смоленцев Евгений Владиславович (RU)

Смоленцев Владислав Павлович (RU)

Кириллов Олег Николаевич (RU)

Юхневич Сергей Степанович (RU)

B26D1/547 - Ручные режущие инструменты; резка; разделение

B23H7/02 - проволочная резка

Владельцы патента RU 2639747:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр имени М.В. Хруничева" (ФГУП "ГКНПЦ им. М.В. Хруничева") (RU)

Изобретение относится к способу и устройству для разделения электродом-проволокой металлической детали из материала с анизотропными свойствами. Осуществляют натяжение электрода-проволоки и подачу на нее импульсов тока. При перемотке и натяжении электрода-проволоки осуществляют подачу разделяемой металлической детали в направлении к электроду-проволоке и подачу на нее импульсов тока. При снижении частоты следования импульсов тока перемотку электрода-проволоки прекращают, а подачу детали в направлении к электроду-проволоке осуществляют до возникновения тока короткого замыкания, при котором отключают импульсную подачу тока, снижают натяжение электрода-проволоки со стороны узла перемотки до получения ее длины со стороны участка, участвовавшего в разделении детали, не менее наибольшей толщины разделяемой металлической детали. После увеличивают натяжение электрода-проволоки до исходной величины. Осуществляют перемотку с повышением ее скорости до достижения начальной частоты следования импульсов тока и продолжают разделение до следующего снижения частоты следования импульсов тока. Устройство содержит генератор импульсного тока, механизмы перемотки и натяжения электрода-проволоки, выполненные с возможностью регулирования величины силы перемотки, натяжной ролик электрода-проволоки, установленный после механизма натяжения электрода-проволоки, дифференциальный датчик частоты импульсов тока, регулятор перемещения электрода-проволоки с концевым переключателем и устройством регулирования натяжения и перемотки электрода-проволоки. Дифференциальный датчик частоты импульсов тока связан через концевой переключатель регулятора перемещения электрода-проволоки с устройством регулирования натяжения и перемотки и с механизмами перемотки и натяжения электрода-проволоки. 2 н.п. ф-лы, 4 ил., 1 пр.

Предлагаемый способ и устройство относятся к области машиностроения и могут быть использованы для обеспечения стабильности электроэрозионного процесса и поддержания технологических показателей при разделении электродом-проволокой металлических деталей из материалов с анизотропными свойствами, например, из порошка с включением слабопроводящих или диэлектрических частиц.

Известен способ [1], стр. 104, удаления из рабочей среды взвешенных продуктов обработки с различными диэлектрическими характеристиками путем прокачки рабочей жидкости. К недостаткам способа относится отсутствие возможности удаления слабопроводящих и диэлектрических частиц, выступающих из паза в процессе электроэрозионного и комбинированного разделения детали, что нарушает стабильность процесса, снижает производительность процесса и качество поверхностного слоя паза.

Известен способ [2], стр. 149, в котором твердый наполнитель (абразивные зерна) круга механически удаляют как часть припуска с поверхности детали, за счет этого повышая производительность и качество поверхностного слоя. Однако в предлагаемом способе круг не может быть помещен в паз в период разделения детали и удалять слабопроводящие и диэлектрические частицы с поверхности паза для повышения стабильности и технологических показателей процесса обработки.

Известен способ [3], стр. 23, для ультразвукового удаления из паза частиц слабопроводящей сажи путем направленного воздействия колебаний в зону разделения элекродом-проволокой стальных деталей.

К недостаткам устройства относится невозможность удаления выступающих из паза слабопроводящих и диэлектрических частиц, связанных с анизотропным материалом детали, что нарушает стабильность процесса и снижает технологические показатели разделения таких материалов.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ бесконтактной обработки [1], стр. 91, импульсами тока электродом-проволокой с управлением параметрами ее натяжения и перемотки.

К недостаткам способа относится отсутствие механического воздействия изношенного участка электрода-проволоки для механического удаления слабопроводящих и диэлектрических включений на поверхности паза, вызывающих нарушение процесса разделения материалов с анизотропными свойствами.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является механизм перемотки и натяжения проволоки электроэрозионного станка [1], стр. 93, с регулируемой величиной натяжения.

К недостаткам способа относится отсутствие возможности обратного движения проволоки для контактной зачистки паза при прямом и обратном перемещении проволоки слабопроводящих и диэлектрических частиц в пазу в разделяемом анизотропном материале детали, что нарушает процесс разделения и снижает его технологические показатели.

Предлагаемое изобретение направлено на повышение стабилизации и технологических показателей процесса разделения электродом-проволокой анизотропных металлических материалов со слабопроводящими и диэлектрическими включениями.

Технический результат достигается с помощью способа разделения электродом-проволокой металлической детали из материала с анизотропными свойствами. Способ включает в себя перемотку, натяжение электрода-проволоки и подачу на нее импульсов тока, а согласно изобретению при перемотке и натяжении электрода-проволоки осуществляют подачу разделяемой металлической детали в направлении к электроду-проволоке и подачу на нее импульсов тока, при этом при снижении частоты следования импульсов тока перемотку электрода-проволоки прекращают. Подачу детали в направлении к электроду-проволоке осуществляют до возникновения тока короткого замыкания, при котором отключают импульсную подачу тока, снижают натяжение электрода-проволоки со стороны узла перемотки до получения ее длины со стороны участка, участвовавшего в разделении детали, не менее наибольшей толщины разделяемой металлической детали. После чего увеличивают натяжение электрода-проволоки до исходной величины, осуществляют перемотку с повышением ее скорости до достижения начальной частоты следования импульсов тока и продолжают разделение до следующего снижения частоты следования импульсов тока.

Устройство для разделения электродом-проволокой металлической детали из материала с анизотропными свойствами содержит генератор импульсного тока, механизмы перемотки и натяжения электрода-проволоки, выполненные с возможностью регулирования величины силы перемотки, а согласно изобретению оно снабжено натяжным роликом электрода-проволоки, установленным после механизма натяжения электрода-проволоки, дифференциальным датчиком частоты импульсов тока, регулятором перемещения электрода-проволоки с концевым переключателем и устройством регулирования натяжения и перемотки электрода-проволоки. При этом дифференциальный датчик частоты импульсов тока связан через концевой переключатель регулятора перемещения электрода-проволоки с устройством регулирования натяжения и перемотки и с механизмами перемотки и натяжения электрода-проволоки.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 приведен узел изменения натяжения и перемотки электрода-проволоки; на фиг. 2 - вид сверху на узел; на фиг. 3 - схема работы устройства и осуществления способа; на фиг. 4 - пример изменения частоты следования импульсов тока.

Натяжной ролик 1 (фиг. 1), служащий для изменения натяжения и перемотки электрода-проволоки 2, свободно вращается в вилке 3 со штоками 4 в корпусе 5, закрепленном на станке. Каждый шток 4 имеет грибок 6 для регулировки силы натяжения упругих элементов - пружин 7, установленных на штоки 4 между грибками 6 и упорами 8 в корпусе 5. На одном из штоков 4 под грибком 6 установлен указатель 9 перемещения штока 4 до регулятора перемещения электрода-проволоки 10 с концевым переключателем 11. Указатель 9 перемещается со штоком 4 в пазу 12 вдоль шкалы 13 и фиксируется стопором 14 на регуляторе перемещения электрода-проволоки 10 (фиг. 2).

На фиг. 3 на электрод-проволоку 2 воздействует механизм натяжения 15 электрода-проволоки 2, которая перематывается механизмом перемотки 16 через разделяемую деталь 17 и натяжной ролик 1 в направлении, показанном стрелкой на фиг. 3. Механизм натяжения 15 установлен перед натяжным роликом 1 со стороны подачи электрода-проволоки 2 в разделяемую деталь 17. Генератор импульсного тока 18 связан с деталью 17 и электродом-проволокой 2. Устройство 19 регулирования натяжения и перемотки электрода-проволоки 2 связано с механизмом 20 перемотки и натяжения электрода-проволоки 2, а также с дифференциальным датчиком 21 частоты импульсов тока, связанным с деталью 17 и электродом-проволокой 2, формирующей паз 22 в детали 17.

Способ осуществляется следующим образом: устанавливают разделяемую деталь 17 (фиг. 3), выбирают и устанавливают электрод-проволоку 2, устанавливают механизмом 20 перемотки и натяжения параметры работы механизмов 15 и 16. Включают подачу импульсов тока от генератора 18 и подачу детали 17 к электроду-проволоке 2 в пазу 22, разделяющего деталь 17. Дифференциальный датчик 21 частоты следования импульсов тока получает сигналы о частоте от электрода-проволоки 2 и детали 17. Дифференциальный датчик 21 настроен так, что он измеряет скорость изменения частоты импульсов тока (фиг. 4). В случае интенсивного снижения частоты импульсов тока (показано на фиг. 4 пунктиром) дифференциальный датчик 21 дает сигнал устройству 19, которое через механизм 20 перемотки и натяжения электрода-проволоки 2 дает сигнал механизму 16 на отключение перемотки. При этом импульсы тока от генератора 18 продолжают поступать на деталь 17 и электрод-проволоку 2, а связанная с подачей импульсов тока подача разделяемой детали 17 к электроду-проволоке 2 в направлении поверхности разделения паза 22 будет продолжаться до полного прижима электрода-проволоки 2 к зоне обработки детали 17 в пазу 22. При этом импульсный ток перейдет в ток короткого замыкания и импульсы тока прекратятся, после чего от устройства 19 к генератору 18 поступает сигнал о его выключении. Одновременно поступает сигнал от устройства 19 на механизм 20, который через механизм 16 плавно снижает давление перемотки электрода-проволоки 2, что ослабляет натяжение электрода-проволоки 2, прижим вилки 3 с натяжным роликом 1 (фиг. 1) к корпусу 5 и дает возможность вилке 3 начать перемещаться со штоками 4 от корпуса 5. Установленные на штоки 4 упругие элементы-пружины 7, отрегулированные положением грибков 6 так, чтобы обеспечить начальное натяжение электрода-проволоки 2, начинают плавно сжиматься между грибком 6 и упором 8 на корпусе 5 до удлинения электрода-проволоки 2 на величину не менее наибольшей толщины разделяемого участка детали 17, регулируемую по шкале 13 регулятором перемещения электрода-проволоки 10. Регулятор перемещения электрода-проволоки 10 фиксируется (фиг. 2) стопором 14. За счет перемещения электрода-проволоки 2 в пазу 22 неровности на изношенной части электрода-проволоки 2 продолжит удаление слабопроводящих и диэлектрических частиц с поверхностного слоя материала детали с анизотропными свойствами, что обеспечивает получение начальной или близкой к ней частоты следования импульсов тока после включения генератора 18. После этого некоторое время (фиг. 4) разделение детали 17 происходит стабильно, что обеспечивает высокие технологические показатели процесса разделения детали 77 с анизотропными свойствами.

После снижения частоты импульсов тока процесс повторяется.

Пример использования предлагаемого способа

Требуется отрезать проволочным электродом-проволокой излишек материала с детали из кермета с включениями диэлектрических микрочастиц абразива.

Размеры места разделения материала: высота 8 мм, длина реза 70 мм.

Операция выполнялась на станке фирмы AGIE DEM740 латунным электродом-проволокой диаметром 0,25 мм при начальном натяжении 10 Н и скорости перемотки 30 мм/с. Начальная частота следования импульсов тока 100±10 кГц (см. фиг. 4). Через 15±1 с частота следования импульсов начала ускоренно снижаться, и они практически исчезли через 20±2 с. Скорость подачи электрода-проволоки на разделение материала снизилась с 1,2 мм/мин в начале разделения до (0,1÷0) мм/мин через 20±2 с. Шероховатость поверхности зоны разделения возросла с R_a=1,25 мкм до R_a=5 мкм, а погрешность увеличилась с 2 мкм до 20-32 мкм (возникли надрезы, выступы).

Операция выполнялась на станке фирмы AGIE DEM740 латунным электродом-проволокой диаметром 0,25 мм при начальном натяжении 10 Н и скорости перемотки 30 мм/с. Начальная частота следования импульсов тока 100±10 кГц (см. фиг. 4). Через 15±1 с частота следования импульсов начала ускоренно снижаться и они практически исчезли через 20±2 с. Скорость подачи электрода-проволоки на разделение материала снизилась с 1,2 мм/мин в начале разделения до (0,1÷0) мм/мин через 20±2 с. Шероховатость поверхности зоны разделения возросла с R_a=1,25 мкм до R_a=5 мкм, a погрешность увеличилась с 2 мкм до 20-32 мкм (возникли надрезы, выступы).

По предлагаемому способу перемотку электрода-проволоки отключили через 14-15 с, отключили ток. Электрод-проволока вытянулась из паза на толщину детали (8+1 мм), после чего измерили силу сопротивления натяжению (8 Н), вновь включили натяжение 10 Н, перемотку и при достижении неизношенной частью электрода-проволоки зоны обработки включили технологический ток. Процесс повторяли до окончания разделения. После изучения паза в детали установили: средняя скорость подачи электрода-проволоки составила около 1,15 мм/с, шероховатость поверхности R_a=1,25÷1,0 мкм, погрешность - не выше 2-3 мкм без надрезов и выступов. Таким образом, цель изобретения достигнута.

Источники информации

1. Иоффе В.Ф. Автоматизированные электроэрозионные станки / В.Ф. Иоффе, М.В. Коренблюм, В.А. Шавырин. Ленинград: Машиностроение, 1984. 227 с.

2. Электрофизические и электрохимические методы обработки материалов. В 2 т. Т. 2 / Под ред. В.П. Смоленцева. М.: Высшая школа, 1983. 208 с.

3. Смоленцев В.П. Изготовление инструмента непрофилированным электродом. М.: Машиностроение, 1967. 160 с.

1. Способ разделения электродом-проволокой металлической детали из материала с анизотропными свойствами, включающий перемотку, натяжение электрода-проволоки и подачу на нее импульсов тока, отличающийся тем, что при перемотке и натяжении электрода-проволоки осуществляют подачу разделяемой металлической детали в направлении к электроду-проволоке и подачу на нее импульсов тока, при этом при снижении частоты следования импульсов тока перемотку электрода-проволоки прекращают, а подачу детали в направлении к электроду-проволоке осуществляют до возникновения тока короткого замыкания, при котором отключают импульсную подачу тока, снижают натяжение электрода-проволоки со стороны узла перемотки до получения ее длины со стороны участка, участвовавшего в разделении детали, не менее наибольшей толщины разделяемой металлической детали, после чего увеличивают натяжение электрода-проволоки до исходной величины, осуществляют перемотку с повышением ее скорости до достижения начальной частоты следования импульсов тока и продолжают разделение до следующего снижения частоты следования импульсов тока.

2. Устройство для разделения электродом-проволокой металлической детали из материала с анизотропными свойствами, содержащее генератор импульсного тока, механизмы перемотки и натяжения электрода-проволоки, выполненные с возможностью регулирования величины силы перемотки, отличающееся тем, что оно снабжено натяжным роликом электрода-проволоки, установленным после механизма натяжения электрода-проволоки, дифференциальным датчиком частоты импульсов тока, регулятором перемещения электрода-проволоки с концевым переключателем и устройством регулирования натяжения и перемотки электрода-проволоки, при этом дифференциальный датчик частоты импульсов тока связан через концевой переключатель регулятора перемещения электрода-проволоки с устройством регулирования натяжения и перемотки и с механизмами перемотки и натяжения электрода-проволоки.

Изобретение может быть использовано при сборке самозаклеивающихся шин колес транспортных средств. Осуществляют подачу непрерывного герметизирующего узла, отрезание его по размеру, намотку вокруг формообразующего барабана, образование компонентов невулканизованной шины, формообразование, вулканизацию и формование шины.

Устройство для мерной резки углеродного волокна // 2631037

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к устройству для мерной резки углеродного волокна, и может быть использовано при производстве углеродного волокна и изделий из полимерных композиционных материалов, упрочненных углеродным волокном.Задачей изобретения является разработка устройства для мерной резки углеродного волокна, техническим результатом при использовании которого является повышение срока службы за счет снижения износа используемых ножей, значительное расширение диапазона длин разрезаемого углеродного волокна, устранение технологических затруднений в процессе замены режущих ножей при изменении диапазона длин разрезаемого углеродного волокна, а также обеспечение герметичности при работе с разрезаемым и мерным углеродным волокном.

Дисковый нож для резки листовых материалов // 2627528

Изобретение относится к области инструментального производства и может быть использовано на предприятиях металлургической и металлообрабатывающей промышленности для резки листовых материалов.

Устройство продольной резки рулонной бумаги // 2621494

Устройство предназначено для продольной резки рулонной бумаги посредством дискового ножа и содержит механизм прижима дискового ножа и намоточный валик с приводом.

Комбинированный ножевой вал устройства для мерной резки углеродного и стеклянного волокна // 2620525

Комбинированный ножевой вал содержат расположенный на оси вращения с подшипниками цилиндр и пластинчатые ножи. Он выполнен двухслойным с внутренним металлическим слоем с кольцевой проточкой на его внешней поверхности шириной 30-40 мм и глубиной 12-15 мм и наружным кольцевым слоем из полиуретана с твердостью 80-85 ед.

Устройство продольной резки рулонной бумаги // 2619532

Устройство содержит подставку, механизм прижима дискового ножа к рулону бумаги, установленному на оси, и намоточный валик с приводом. Механизм прижима дискового ножа выполнен в виде рычажно-шарнирного с коротким и длинным рычагами, а дисковый нож - в виде тарельчатого с возможностью опоры на разрезаемый рулон бумаги в верхней его точке и установлен с возможностью угловой перестановки на валу, закрепленном консольно в верхней точке упомянутого рычажно-шарнирного механизма прижима.

Натяжное устройство для вращающегося режущего механизма // 2619380

Вращающийся режущий механизм включает раму, рабочий валок, с возможностью вращения прикрепленный к раме и включающий режущий элемент, причем режущий элемент включает по меньшей мере одно натяжное устройство, включающее тело и участок кромки, примыкающий к телу, и имеющее асимметричный профиль.

Устройство для ступенчатой резки резины и способ ступенчатой резки резины с использованием такого устройства // 2613257

Устройство предназначено для осуществления способа ступенчатой резки резины и включает раму, на которой установлено устройство для фиксации разрезаемого материала (3), выполненное с возможностью перемещения резины (2) в различном направлении, гидроцилиндр (5) со штоком (6), расположенный так, чтобы шток был направлен к устройству для фиксации резины, нож (1), закрепленный на штоке гидроцилиндра; и средство управления гидроцилиндром и устройством для фиксации резины.

Абразивная проволока // 2612112

Изобретение относится к абразивным инструментам, предназначенным для разрезания на пластины камнеобразных материалов повышенной твердости (более 8 по шкале Мооса), например, сапфиров, применяемых при производстве электронных приборов.

Устройство и способ нарезки по размеру ленты декоративной бумаги и применение устройства для нарезки ленты // 2610498

Изобретение относится к области полиграфии и касается устройства и способа нарезки по размеру ленты декоративной бумаги и применение устройства для нарезки ленты.

Способ изготовления зубчатого колеса // 2586936

Изобретение относится к области машиностроения. В способе вначале при электроэрозионной обработке заготовки формируют требуемый профиль зубчатого колеса, а после путем его электрохимической обработки обеспечивают требуемые параметры поверхности.

Электроэрозионный проволочно-вырезной станок // 2562558

Изобретение относится к области электроэрозионной обработки. Электроэрозионный проволочно-вырезной станок, управляемый блоком числового программного управления (ЧПУ), содержит блок общего электропитания, генератор импульсов рабочего тока, токосъемники, подключаемые к началу и концу активного участка режущей проволоки, блоки механического перемещения обрабатываемой детали относительно неподвижной части станка по координатам X, Y, Z, U и W, блок перемотки и натяжения рабочей режущей проволоки, блок охлаждающей системы, обеспечивающий температурный режим в зоне резания, причем на выходе всех перечисленных выше блоков установлены контрольные элементы, связанные с блоком ЧПУ.

Способ изготовления фасонного резца // 2491156

Изобретение относится к обработке металлов, в частности к электроэрозионной резке непрофилированным электродом, и может быть использовано для получения фасонного резца, предназначенного для изготовления, например, формообразующих частей пресс-форм.

Способ эрозионно-термической обработки // 2466835

Изобретение относится к области электроэрозионной обработки и может быть использовано при электроэрозионной разрезке заготовки проволочным электродом-инструментом с электроэрозионным и термическим воздействиями на зону обработки.

Способ электроэрозионной обработки изделий проволочным электродом-инструментом // 2423208

Изобретение относится к области электроэрозионной обработки (ЭЭО) сложнопрофильных изделий повышенной точности, например изделий матричной и штамповой оснастки, копиров, шаблонов, лекал, инструментов для высадки и выдавливания с поверхностями практически любой конфигурации и из любых токопроводящих материалов.

Электроэрозионный вырезной автоматизированный станок // 2399465

Изобретение относится к области обработки металла, в частности к устройствам для электроэрозионной резки металла проволочным электродом-инструментом. .

Способ изготовления лопатки направляющего аппарата осевого компрессора газовой турбины и направляющего аппарата // 2383421

Способ изготовления деталей из фольги // 2381878

Изобретение относится к электроэрозионной обработке металлов, в частности к изготовлению сложнопрофилированных изделий из фольги, применяемых в конструкциях электронной техники, таких как рамочные контактные элементы для корпусов микросхем, экраны СВЧ-блоков, элементы антенно-щелевых решеток.

Электроискровой способ резки кристаллических пластин // 2373032

Изобретение относится к способам резки хрупких кристаллических неметаллических материалов, используемых, в частности, для получения ветвей термоэлементов. .

Электроискровой способ резки полупроводниковых пластин // 2288522

Изобретение относится к способам резки хрупких неметаллических материалов, в частности к способам электроискровой резки полупроводниковых пластин типа (BixSb1-x)2(Te ySe1-y)3, обладающих низкой электропроводностью (порядка 1000 Ом·см-1).

Способ и устройство для обработки прессованной детали из материала с анизотропной проводимостью // 2644493

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при обработке деталей из материалов с анизотропной проводимостью, в частности прессованных деталей из металлических порошков и гранул. В способе перед началом обработки деталь устанавливают с расположением вектора направления ее прессования параллельно электроду-проволоке, устанавливают напряжение для источника технологического тока, далее перемещают электрод-проволоку до плотного соприкосновения с деталью по всей длине обработки, измеряют силу тока, проходящего через электрод-проволоку на данном участке обработки детали, после чего отводят электрод-проволоку от детали и обрабатывают электродом-проволокой первый участок детали при величине установленного напряжения. Затем подводят электрод-проволоку к следующему обрабатываемому участку детали, на котором при плотном соприкосновении электрода-проволоки с деталью регулируют силу тока до достижения величины тока, используемого при обработке первого участка, корректируют величину тока путем ее изменения на величину соотношения длин на обрабатываемом и первом участках детали, измеряют напряжение на электродах, далее полученную величину напряжения передают на источник технологического тока и производят при этом напряжении обработку электродом-проволокой очередного участка детали. Устройство содержит электрод-проволоку, источник технологического тока, измеритель напряжения между опорами электрода-проволоки, служащими для торможения и натяжения электрода-проволоки при ее перемотке, и измеритель силы тока, проходящего через электрод-проволоку. Причем устройство снабжено регулятором напряжения, связанным с регулятором силы тока источником технологического тока, датчиком положения оси электрода-проволоки относительно положения детали и указателем длины обрабатываемого участка детали. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.