Электроэрозионный станок для круглого шлифования

 

Союз Советския

Социалистическик

Республик нц74 7696 (61) Дополнительное к ввт, свид-ву(22) Заявлено 27. 03. 78 (21) 2595504/25-08 с присоединением заявки М— (53)М. Кл.

В 23 Р 1/08

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 1507.80. Бюллетень М 26 (53) УДК 621. 9. .048.06 (088.8) Дата опубликования описания 17.07.80 (72) Авторы изобретения

Э. А. Альфтан. A. А. Галушин Г. N. Панин и С. Б. Потулов

У I

Центральный научно-исследовательский и конструкторский институт топливной аппаратуры автотракторных и стационарных двигателеи (71) Заявитель (54 ) ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННЫИ СТАНОК ДЛЯ КРУГЛОГО

ШЛИФОВАНИЯ

Изобретение относится к электроэрозионной обработке деталей, преимущественно прецизионных, например корпусов распылителей дизельных форсунок, втулок плунжеров и других деталей, обработка которых ведется при быстром возвратно-поступательном движении инструмента относительио обрабатываемой поверхности.

t0

Известный электроэрозионный станок для круглого шлифования (1) содержит размещенные на станине шпиндели, в которых установлены для обработки вращающиеся вокруг горизонтальной оси детали. На станине на плоских направ-1 ляющих установлен суппорт, на верхней плоскости которого закреплены электродные головки. На станине станка установлен также механизм возвратно-поступательных прямолинейных перемещений электрода вдоль шлифуемых поверхностей. Этот механизм воздействует через силовые элементы — кулачок и возвратную пружину, на суппорт.

Недостатком описанного станка является его невысокая точность. Это обусловлено тем, что силы действия механизма возвратно-посту.пательного перемещения на суппорт совместно с силами инерции и силами трения образуют пары сил, приводящие к перекосам подвижной системы на напРавляющих, ускоренному их износу и снижению точности обработки.

Известен также станок, содержащий размещенные на станине шпиндель и механизм возвратно-поступательных прямолинейных перемещений электрода вдоль шлифуемой поверхности. Этот механизм воздействует через силовые элементы — толкатель и возвратную пружину, на суппорт, установленный на соосных цилиндрических направляющих. На боковых поверхностях этого суппорта в специальных цилиндрических гнездах закреплены электродные головки (27

Для этого станка характерна недостаточно высокая точность обработки.

Получаются большие отклонения формы и расположения поверхностей, в частности конусообразность и корсетность, достигающие 10 мкм и более. Такие погрешности обработки полу.чаются вследствие того, что силы деиствия механизма возвратно-поступательного перемещения На суппорт совместно с силами инерции и силами трения образуют пары.747б96 сил. Эти пары сил вызывают при двичав нии суппорта перекосы подвижной системы станка на направляющих (в пределах зазоров и упругой деформации элементов станка). Эти перекосы приводят к смещению электрода от заданного относительно обрабатываемой де5 тали положения. Направление пар сил, и, следовательно, направление перекосов изменяется на противоположное в пределах каждого кода. Поэтому подвижная система непрерывно раскачивается на опорах. По мере износа направляющих .возрастает степень раскачивания и величина динамических сил, приводящих к увеличению перекосов и ускорению даль.нейшего износа опор. И то и другое спо 5 собствует еще большей потере точности обработки деталей.

Целью изобретения является повышение точности обработки деталей, в,ервую очередь, уменьшение отклонения фор2О мы и расположения поверхностей дета— ли посредством уменьшения перекосов подвижной системы на направляющих, возникающих под действием приложенных к ней сил и соответствующему уменьшению от- yg клонения движения электрода от задан- ного относительно обрабатываемой детали.

Цель достигается тем, что в злектроэрозионном станке для круглого шлифования, на станине которого размещены шпиндель с вращающейся вокруг горизон- тальной оси деталью и механизм возвратно-поступательных прямолинейных перемещений электрода вдоль шлифуемой поверхности, воздействующий через сило35 вые элементы, например толкатель и воз вратную пружину, на установленный на направляющей станины суппорт, на г.лоскости которого закреплена электрод IpR головка, последняя и суппорт размещены таким образом, что их центры масс 4О расположены по разные стороны от горизонтальной плоскости, проходящей через средние линии опорных поверхно"тей направляющих, на расстояниях, обратно .пропорциональных их массам, а силовые 4 элементы контактируют с суппортом по разные стороны от вертикальной плоскости, проходящей через упомянутые центры масс.

Суппорт может быть выполнеч в виде о прямоугольного короба, на двух противоположных сторонах которого ьыпол— иены опорные поверхности направляющих; с которыми контактируют толкатель и пружина, а на двух других противолежащих сторонах закреплены электродные

I головки.

Благодаря совокупности указанных конструктивных особеностей,центр масс подвижной системы станка располагается между рабочими поверхностями направ- 6С ляющих и между мес- eíèÿ силовых элементов привода с суппортом.

Поэтому равнодействующая сил инерции узлов подвижной системы, приложенная к суппорту силовым элементом привода, 65 образуют такую пару сил, которая как при прямом, так и при обратном ходе

cóïïoðòà направлена в сторону, противоположную направлению перекоса подвиж ной системы на направляющих. Поэтому силы инерции совместно с силами действия привода на суппорт не раскачивают подвижную систему, как в прототипе, а наоборот, уменьшают или устраняют случайно возники:ие перекосы. При этом электроды, расположенные ча электродных головках подвижной системы, при ее движении по направляющим не раскачиваются относительно обрабатываемых деталей, как в известном станке, и точность обработки возрастает.

В частности уменьшается конусообразность и корсетность обработанных повер::ностей.

Дополнительным положительным эффектом описанных конструктивных особенностей является то, что силы, приложенные к подвижной системе приводом, образуют с силами трения в направляюцих пары сил, тоже уменьшающие перекосы подвижной системы относительно направляющих и, следовательно, повышающие точность обработi< È .

„Цопол:-:ительным положительным эффектом укаэанных конструктивных особенносте", в том случае, когда на подвижную систему одновременно действуют оба силовых элемента, является то, что при перекосах подвижной системы относительно направляющих между направлениями действия этих сил тоже образуется плечо, причем и эта пара сил направлена так, что уменьшает перекос подвижной системы, что, как отмечалось, привоцит к повышению точности обработки.

Дополнительным положительным эффектом является также и то, что силы трения в напразляющих расположены с противоположных сторон относительно центра масс и поэтому образуют совместно с силами инерции подвижной системы пары сил, частично или полностью уравновешивающие друг друга, То же приводит к повышению точности обработки.

Еще один важный дополнительный положительный эффект, заключающийся в повышении производительности обработки, также обусловлен уменьшением качания электродов-инструментов относительно обрабатываемой поверхности. В результате отсутствия качаний электрода-инструмента расстояние его

pàáo÷åão участка до обрабатываемой поверхности (межзлектродный зазор) при прямом и обратном ходах суппорта сохраняется на заданном, т.е. оптимальном уровне, при котором производительность максимальна.

На фиг. 1 схематически изображен электроэрозионный станок для круглого шлифования, общий вид; на фиг.2

747696 вид сбоку с разрезом по А-А, на фиг.3 перспективный вариант станка (с частичным разрезом) с направляющ::мк н вертикальной плоскости; на фиг. вид сбоку с разрезом по А-А на станок направляющими в вертикальной плоскости; на фиг. 5 — другой перспективный вариант станка (c частичным разрезом) с одной цилиндрической направляющей; на фиг. б — станок с одной направляющей с разрезом А-А; на фиг. 7 — схема сил, действующих на подвижную систему станка при его движении по направляющим.

Электроэрозионный станок для круглого шлифования содержит подвижную систему 1,. í- суппорте 2 которой закреплены электродные головки 3 и 4. На чертежах изображен станок с двумя головками, но возможно и другое их количество, например одна или три. Суппорт 2 установлен подвижно, с возможностью возвратно-поступательного движения на станине 5 на направляющих 6.

Суппорт 2 связан с механизм.ом 7 возвратно-поступательных прямолинейных перемещений силовыми элементами 8 и

9. В качестве силовых элементов 8 и 9 могут быть использованы различные элементы, например кулачок и пружина сжатия (фиг.2), гидроцилиндры (фиг.4), толкатель и пружины сжатия (фиг. 6) и ЗО др. Силовые элементы расположены меж;ду опорными поверхностями 10 и 11 направляющих б в вертикальной плоскости

A-A их симметрии. Зта плоскость проходит через центр масс 12 суппорта 2, 35 через центр масс 13 электродных головок 3 и 4, а значит и через центр масс

14 1.Опорные поверхности 10 и 11 направляющих могут выполняться как в виде плоских поверху настей (фиг.1), так,и цилиндрическими (фиг. 3-6). При этом направляющке б могут быть либо удалены от вертикальчой плоскости (фиг.1),либо пересекаться ею (фиг.. 3 — 6). Силовые элементы 8 и 9 механизма 7 возвратнопоступательных перемещению сопряжены с суппортом 2 на участках 15 и 16, расположенных по разные стороны вертикальной плоскости, проходящей черезов центр масс 14 подвижной системы 1 перпендикулярно направляющим у стенок 17 и 18 суппорта 2. При этом силовые элементы 8 и 9 ориентированы для действия на суппорт 2 противоположно, т.е. для55 действия на него в направлении от внутренней его части к наружной. Иначе говоря, силовые элементы 8 и 9 в станке ориентированы для действия на суппорт 2 в направлении от центра масс

14 в противоположные стороны. Расположение участков 15 и 16 сопряжения у противоположных стенок 17 и 18 суппорта благодаря наибольшему их удалению от центра масс 14 является оптимальным. Частным вариантом выполнения 6 с =:новых элеме тс . 8 к 9 является выполнение ОДНО 1-c !I II (IRJII" Q60Hx ) двух или нескольких частей, например кз двух пружин 9 (фкг. 6), каждая из к тарых сопряжена с одной стенкой 18 (илк 17 ) супггорта 2, В таких случаях участок 16 сопряжения (или 15) имеет бальшо1\ размер, достижения оптимального результата центр такого сопряжения расположен против центра сОпряжения BTopoi О силового элемента у противоположной стенки 17 ;..лк 18) суппорта 2. Прк этом центр -.Опряжений силовых элеменов 8 и " = суппортом 2 расположены на оск. Ipoxодящей через центр .".=-.с-с 14 г:,: вЂ,нкжной системы 1 паралг1ельно Ос. Направляющих 6 или средним продольным линиям рабочих поверхностей 10 к 11 направляющих б. Вторые концы пружин силоного элемента

9 (фкг. 2 и 6) сопрягаются с жестко закрепленным "a станине 5 основанием

19. В частном случae выполнения станка рабочие по--.åðõ:-:ости 10 и 11 могут быть объединены н Одной, например цилиндрическо=; направляющей 6(фиг.

5 и б ) .На стан-.êB 5 жестко закреплены шпиндели 20 для установки и Вращения обрабатываемых деталей 21. Электродные головки 3 и 4 содержат электроды 22, рабсчке участки которых расг1олагают против Обрабатываемых понерхнОстей детал и 21. Межэлектродный зазор задают при этом, исходя из условий наибольшей производительности обработки. Детали 21 и электроды 22 подсоединяют к генераторам электроисковых,электроимпульсных) разрядов обыч-:ûì обра-o:.1. Электрсдные головки

3 и 4 закреплены на суппорте 2 таким образом, что центр "x масс 1 3 и центр масс 12 суппорта 2 расположены по разные стороны горизонтальной плоскости Б-Б проходяще.. мех -,у рабочими по=-ерхностямк 10 и 11 B=-г.ранляющих б перпендккуляр-.о вертикальной плоскостк A-A их симметрии, на расстояниях ц и 6, обратно пропорциональных массам п1, и п1„ инструментальных узлов и суппарта 2, т.е.Ь:О=п1:m, Иначе говоря, электродная голонка кли электродные гoJIQHKH, (когда их несколько) и суппорт размещены таким образом, ч.. О их центры . .- - . o расположены па разные сторон.-. =.. горкзонтальной плоскости Б-Б, †:IpoõoäÿùBé через средние линии опорных поверхностей 10 и 11 направляющих б на расстояних, обратна пропорциональных их массам. При этом средняя лкнкя Б-Б Опорных поверхностей 10 и 11 либо пересекает эти поверхности (фиг.1,2, 5 и б ), либо располох:ена посере кне промежутка между ними (фиг. 3 и 4). Электродные голонки 3 и 4 содержат кроме электродон 22 механизмы их подачи с двигателями. Их масса около 2 кг. При

747696 массе суппорта около 8 кг расстояние

4 от плоскости Б-Б до центра масс

13 инструментальных узлов должно быть равно (8:2)о, т.е. в 4 раза больше; чем расстояниес<от плоскости Б-Б до центра масс 12 суппорта 2. Например, если центр масс 12 суппорта 2 помешен на 3 см ниже плоскости Б-Б то

/ электродные головки 3 и 4 располагают на суппорте 2 так, что их центр .масс 13 выше плоскости Б-Б на 12 см. <<>

В результате такого размещения инструментальных узлов 3 и 4 центр масс

14 подвижной системы 1 располагается в плоскости Б-Б. Следует Отметить„ что плоскость Б-Б расположена либо, горизонтально, либо с небольшим наклоном к горизонту. Поскольку, как указывалось выше, центр масс 14 подвижной системы 1 располо>кен кроме того и в вертикальной плоскости А-А симметрии направляющих б, то оси ци20 линдрических направляющих (фиг.3 и 4)

/ средние продольные линии плоских направляющих (фиг. 1) расположены симметрично относительно центра масс 14 подвижной системы 1. участки 15 и 16 сопряжения суппорта 2 с механизмом 7 возвратно-поступательного перемещения тоже расположены симметрично относительно центра масс 14 подви>кной системы 1,. и, при этом силовые элементы 8 и 9 ориентированы для воздействия на суппорт 2 в направлении от центра масс 14 подвижной системы 1.

В случае станка (фиг. 6) с одной направляющей б,. ее опорные поверхнос- 45 ти 10 и 11 расположены симметрично От.носительно оси направляющей, а силовые элементы 8 и 9 сопряжены с суппортом 2, выполненным в виде прямоугольного короба, по этой оси. Сило- 4О вой элемент 9 состоит из двух пружин, сопряженных со стенкой 18 и основанием 19. Пружины расположены симметрично относительно этой оси. Силовой эдемент 8, выполненный в виде толкате-4-"ля, проходит внутри направляющей б, сопряжен со стенкой 17 суппорта 2 посредством этой направляющей б, жестко закрепленной в стенках 17 и 18 суппорта 2. Во избежание проворачивания gp суппорта 2 вокруг цилиндрической направляющей б, он снабжен цилиндрической опорой 23, закрепленной на стенках 17 и 18 параллельно направляющ и

6, вад ней, на уровне закрепленных на старине 5 регулируемых упоров 24 и

25 .

<Электроэрозионный станок для кругло-. го шлифования работает следующим образом.

Обрабатываемые детали 21 устанавли-6") вают в шпинделях 20 и подводят к их поверхностям, подлежащим обработке, электроды 22. Электроды 22 перемещают,возвратно- поступательно вместе с электродными головками 3 и 4 и сут— портом 2 по рабочим поверхностям 10 и 11 направляющих 6. Возвратно-rro<=тупательное движение (со скоростью порядка 70 двойных ходов в минуту) суппорту 2 сообщает механизм 7 посредством силовых элементов 8 и 9. Элементы 8 и 9 действуют на противоположные стенки 17 и 18 суппорта 2 с силами Гд„ и Г 2, направленными в противоположные стороны от центра масс 14 подвижной системы 1. В случае гидравлического привода (фиг. 3 и 4 ) при прямом ходе привод действует на суппорт <илько с силой F„,. а при обратном ходе — с силой Г„ . В слу ае привода, у которого один из силовых элементов 9 выполнен из одной или нескольких пружин, противоположно направленные силы Г,„ F действуют на суппорт 2 и при прямом и при обратном ходе. НО при прямом ходе силовой элемент 8 "пересиливае " пружину 9, сжимает ее между стенкой

18 и основанием 19, т.е. преобладает сила Fö, а при обратном ходе, наоборот, преобладае..-. сила F» . Центры масс 12 и 13 суппорта и электродных головок псремещаю-тся в вертикальной плоскости А-А симметрии направляющих б c .<ротивопслОжных стОрОн ОтнОситель но плоскости Б-Б.При этом они все время Остаются на ра<стОяниях От плОскости Б-Б, обратно пропорциональных их массам. Силы инерции суппорта 2 и электродных головок 3 .и 4 приложены к центрам их масс 12 и 13, все время находятся в вертикальной

А-А и параллельны

Б-Б. Равнодействующая этих сил Г„, (или F 2 ) приложена к центру масс

14 подвижной системы 1 между Опорными поверхностями 10 и 11 направляющих и направлена по линии пересечения плоскостей A-A и Б-Б. В процессе возвратно-поступательного движения подвижной системы 1 н зменяется ее скорость,. а значит и силы инерции Г„., (г, или <<2 пОдвижной системы 1 „ <аст ь хода направленные противоположно силе привода F,I или Г„2)>часть — по этой силе.

Силы трения В (или F, )в опорных поверх ocòÿõ 10 и 11 направляющих б направлены противоположно направленню движения, а значит — противоположно сил=. действия привода на. сугпорт 2.В

7<М ст.у-.ае, если на с> ппорт 2 одновременно действуют силы механизма 7Г„; и

F». то силой действия механизма 7 на суппорт 2 является равнодействующая этих сил, равная разности их величин и имеющая направление большей из них.

При всзвратно-поступательном движении суппорта 2 пс направляющим б могут возникать перекосы подвижной системы 1 относительно направляющих б.

Однако при этом возникают пары сил (фиг.7), приводящи-. к уменьшению пе74769::с рекосов. Так, линия действи.= силь

F>< при перекосе смещается н=- величину С относительно центра мас;:;:. га-вижнай системы 1, H сил» ;.. Оаэме Р(1 стно с силой инерции Fä„ подвих;ной системы 1 образует пару сил,. направление действия которой противоположно направлению. перекоса. Другой силовой элемент действует на суппорт 2 с си- . лой F<2, ко — îðàÿ совместно с силой инерции F

1 тоже образует пару сил, противодействующую увеличению перекоса. Сила

F i совместно с силами трения F, образует пары сил, противоположно направленные. На при этом те пары сил, 5 которые препятствуют перекосу, доминируют, так как их плечо К больше плеча Л противоположно действующих пар сил. При движении супгарта 2 в прОтиВОпОЛОжную стОрОну сила F„< Об- щ разует с силами трения Г пары, результирующее действие которых тоже уменьшает перекосы. Наконец, при одновременном действии сил F„, и Г„ например, один из силовых элементовпружина, они образуют при перекосе пару сил F 2 с,направленную тоже против направления перекоса. При перекосе подвижной системы 1 относительно направляющих б в противоположную сторону, эффект взаимодействия сил привода Г„„ и Р„ с силами инерции лами тр ния H FT2 H друг с другом такой же, =,e. Образуются пары сил, препятствующих развитию перекоса, уменьшающие ега: При замед- З5 лении движения суппарта 2 силы трения Е„„ и Р-, Направлены пра-иэапаложно силам инерции F ; и F "оатветственнО. При зтОм эти силы и пз-оы этих сил частично или полностью уран- 4Î навешивают друг друга. Злектроды 22 вместе с.остальными частями электродных головок 3 и 4 перемещаются возвратно-поступательна вместе с суппортом 2, Рабочие концы элекiрpа.>аь 22 @," . при этом движутся вдоль Обрабатываемых поверхностей деталей 21,. приводимых во вращение шпинделем 20. При расположении оси вращения деталeé 21 параллельно направляющим 6 (т.е. параллельно их осям или средним продольным линиям рабочих поверхностей 10 и 11) э результате обработки образуется цилиндрическая поверхнос — ü,- а при наклонном расположении оси вращения относительно направляющих 6 — коническая поверхность. Погрешности формы обрабатываемых поверхностей получаются тем меньше, чем точнее поддерживается направление движения электродов 22 относительно обрабатываемых деталей 21, Компенсационная падача электродов 22 по мере их расхода выполняется устройствами, расположенными в электродных головках 2 и 3, обычным образом. В варианте предлагаемого станка, выполн=.;;нам на аа.-.: - -.. - =-=..тощей б, при движении па ; ††::.. -.1;!iopTà " опора 23 а- раеToÿ -, ::..ары 2-! --. 25 что преахааняет с ..--:,::::сную систему 1 от проварачу1вания

3 злектразразиан-:oè станке взаимодействие сил, действующих на подвижную систему, благодаря новому сопряжению ее узлов противодействует образованию и увеличению перекосов подвижной системы на направляющих,. что по"--:ышает точность возвратно-паступательнага движения электродов-инструме.-:-.-.сэ oTИ. †..-."Тельна обрабатываемых деталей-и co,-..:--тственна,точность обраба-::. Пес . .осы,кач:ння, гадвижнай систеГ стнсск :. ::.=.-!а направляющих В этОМ стан; » в .-. раз меньше,чем в известнам станке,- .а газволяет э несколько паз умень::;.:;= погрешности формы.В

="àñтнасти,кану:сабразность уменьшается да 1-2 мкм.

Кроме повышения точности обработки, благодаря лу "дему, чем в известном станке, сохранению заданного межэлектродного промежутка, съем металла и при прямом, н при обратном ходе подвижной системь близок к оптимальному, что повышает производительность обработки в 1,5-2 раза па сравнению с гротатипам, Уменьшение раскачивания подвижной системы на направляющих приводит также к уменьшению износа направляющих

/ в частности к уменьшению неравномерности их изн.-.oe, -«та в несколько раз повышает дслгавечность станка и сохраняет тсчнас;ь обработки в течение длитеr-...-=êo-о сра ;= "-ксплуатации.

Форму;-а изабаетения1. Злсктрсзразиан-.;. : станок для кру †.i.;;OÃo шлифе = =-г. . ;., ;: станине като

> а:- а Pа"=iiüЕЩet., - Ш вЂ” ИН,:",;=. . С ВPашаЮЩЕЙ с.=. вокруг :-= ...=:а::-т=. вЂ,ьнай аси деталью и механизм возврат-о-поступательных прямолинейных перемещений электрода вдоль шлифуемой поверхности,, воздействующий через талкатель и возвратную гружину ;а установленный на направляющей -танин: †.. .уппорт, на плоскосTH которагс з .=е-плена электродная головка„ а т,: ::: а ю шийся тем

Te.", чта, ; .:-...; повышения тОчнасти шлифавак::я.- зл:-.троднeÿ головка и суппорт размещен-:ы таким образом, что их центры масс расположены па разные

cTopoHü от гар зантальнай плоскости, проходящей через средние линии опорных поверхностей направляющих, на расстояниях, обратно пропорциональных их массам,. =- . талкатель и возвратная пружина кон-тактируют с суппортом по разные с:opoeí а-:. вертикальной плоскости,:.:рахсцящей через упомяну-. тые центры масс.

)2

2. Станок по п 1, о т л и ч а вшийся тем, что суппорт выпол;=-ч виде прямоугольного короба, а цв,",. противолежащих сторонах которого полнены опорные поверхности направ-ляющих, с которыми контактирую .. т:...катель и пружина, а на,цвух цруги-; противолежащих сторонах закреплены электродные головки.

1.стсчники информации„ :;: >!. ять!е во внима -I 1ÿ rlpH зксперткэе

0- н,-, " и н c">ô ó с н, 3„, :;еха:. изац.-.-.:- процессов обработки прецизионны егалей. Ленинград, "Иа(: ,::. .с"..-: с -.:.í =e,. 1972, с . 270-280.

2. в-.-рское свидетельство СССР -- 8". л. В23 Р1/08. Эб1.

747696

Фиг T

Заказ 4137/8

Тираж 1160 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета ССС; по делам изо5ретений и открытий

113035, Москва, Е-.35, Раушская наб., д 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,. 4

Составитель М.Климовская

Редактор М. Натанова Техреду ° Кастелевии Корректор М. Шароши