Способ электроконтактной обработки

 

О п И С А Н И Е «»878478

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Сова Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 26.02.79 (21) 2729344/25-08 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 07 11.81. Бюллетень № 41 (45) Дата опубликования описания 07.11.81 (51) М.Кл.з В 23 P 1 06

Государственный квинтет

СССР по лолавт изобретений и открытий (53) УДК 621.9.048. .4.06 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. Т. Ляменков н В. И. Савушкин (71) Заявитель (54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОКОНТАКТНОЙ ОБРАБОТКИ

Изобретение относится к области электроэрозионной обработки металлов и может быть использовано при электроконтактной обработке изделий типа валов дисковым электродом-,инструментом.

Известен способ электроконтактной обработки слитков, при котором обработку изделия осуществляют дисковым электродом-инструментом при сообщении им относительного вращения и поступательного 10 перемещения и подключении электродов к источнику переменного или выпрямленного тока (Ц

Электрод имеет заборную фаску с одной стороны,и обработка производится только при прямых проходах. Обратные проходы являются холостыми. Такая схема обработки является непроизводительной. Кроме того, происходит быстрое искажение профиля заборной фаски, что вызывает,необходи- 20 мость переточек.

Известен также аналогичный способ электроконтактной обработки дисковым электродом, содержащим заборные фаски с обеих сторон и разделяющий их калибро- 25 вочный поясок (2J.

Этому способу присущи аналогичные недостатки, поскольку обработка происходит также только при прямых проходах.

По мере износа одной фаски электродпере- ЗО ворачивают и точат второй фаской, что в два раза увеличивает стойкость электрода, однако не исключает в дальнейшем необходимости переточек, поскольку угол фасок является неоптимальным.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков.

Цель достигается тем, что в известном способе электроконтактной обработки деталей типа «вал» вращающимся дисковым электродом-инструментом, содержащим две заборные фаски и разделяющий их калибрующий поясок и совершающим рабочие перемещения вдоль оси вала и |вспомогательные перемещения на врезание поперек оси вала, обработку детали ведут попеременно левой и правой заборными фасками, углы которых выбирают равными усредненному значению величины пх эрозионного износа за каждый проход.

Указанные отличия позволяют сделать электрод «самозатачивающимся», поскольку при каждом проходе эрозионный износ, например, левой фаски и «подтачивание» калибрующего пояска с левой стороны сопровождаются удлинением пояска и правую сторону, а при следующем проходе— наоборот, благодаря чему длина пояска и его,положение практически не изменяются, 878478

На фиг. 1 показаны инструмент и деталь в момент начала первого рабочего, прохода направо; на фиг. 2 — инструмент в момент завершения первого прохода (схематически изображено перемещение калибрующего пояска на его рабочей кромке);,на фиг. 3— то же, что и на фиг. 1, в момент начала второго рабочего прохода налево; на фиг.

4 — инструмент в момент завершения второго прохода; на фиг. 5 — то же, что и на фиг, 1, в момент начала третьего прохода.

Выполненный из эрозионностойкого материала, например чугуна, дисковый электрод-инструмент 1, обладающий свободой вращения и .поступательного перемещения от приводов (не показаны), соединен с помощью скользящего контакта с источником,питания (не показаны) выпрямленного или переменного тока, низкого напряжения, снабжен левой 2,,правой 3 заборными фасками и разделяющим их калибрующим пояском 4, в совокупности образующими ограниченную правой 5 и левой б торцовыми поверхностями рабочую кромку, находящуюся в контакте с наружной поверхностью обладающего свободой вращения и рабочего, параллельного оси вращения, возвратно-поступательного перемещения обрабатываемого изделия 7,,подключенного посредством скользящего контакта к тому же источнику питания. На фиг. 2 и 4 соответственно в геометрию рабочей кромки включены левый 8 и .правый 9цилиндрические пояски, полученные в результате ее эрозионного износа за первый и второй проходы.

Способ осуществляется следующим образом

Инструмент 1 заранее снабжают заборными фасками 2 и 3 диаметром обычно в

2-100 раз больше, чем диаметр изделия 7 и ши риной, выбра нной из соотношения л

В= „+ „+3S, 1да, да э где  — ширина инструмента, мм;

1, — толщина слоя материала изделия, снимаемого за один проход левой заборной фаской, мм;

1„— толщина слоя материала изделия, снимаемого за один проход правой заборной фаской, мм;

S — шаг подачи изделия, мм за один оборот; а, — угол эрозионного износа левой заборной фаски инструмента, который определен наклоном ее образующей к оси вращения изделия; а" — угол эрозион ного износа правой заборной фаски инструмента, который определен наклоном ее образующей к оси вращения ,изделия.

l0

25 зо

Электрод устанавливают, например, справа вне длины изделия 7 на глубину, равную толщине припуска, снимаемого с него за проход.

Образующая каждой заборной фаски 2 и 3, сформированная в,результате эрозионного износа инструмента 1 — есть выпуклая монотонная кривая, которая близка к прямой линии при толщине снимаемого слоя материала изделия 7 за проход не более 1 — 2% диаметра инструмента. Угол наклона хорды, стягивающей по концам эту кривую, к оси вращения изделия 7 — есть угол эрозионного износа заборных фасок 2 и 3 Этот угол обычно выбирают в диапазоне 3 — 14, где нижний предел, равный 3, ограничен тем, что при меньшем угле требуется высокая установочная мощность источника питания,и токоподводов низкого напряжения, так как обеспечения эффективного процесса обработки в межэлектродном зазоре необходимо поддерживать высокую плотность энергии. Кроме того, повышаются требования к прочности и жесткости устройства для осуществления способа. Верхний предел, равный 14, ограничен тем, что,при большем угле снижается точность изготовления изделия 7 и увеличивается износ инструмента 1 в связ:t с ухудшением условий эвакуации продуктов эрозии из межэлектродного зазора.

Далее, инструменту 1, ширина которого принята равной оптимальной, изделию 7 сообщают вращение, например, по часовой стрелке, причем линейная ско рость инструмента 1 обычно в 7 — 100 раз больше, чем ,изделия 7, и одновременно включением источника питания подают напряжение порядка 18 †1 В на инструмент 1 и изделие 7, После этого изделию 7 сообщают движение на инструмент 1 при заданной рабочей подаче. По достижении (см. фиг. 1) между левой заборной фаской 2 и .изделием 7 межэлектродного зазора менее

0,1 мм между ними возникают электрические разряды, которые расплавляют, диспергируют,и удаляют из межэлектродного зазора припуск с изделия 7 и материал .инструмента 1. По мере внедрения,инструмента 1 в изделие 7 в контакт с ним вступают последовательно левая заборная фаска 2 и калибрующий поясок 4, по которым и происходит износ нструмента 1. Износ заборной фаски 2 происходит в виде непрерывного параллельного эрозионного разрушения ее образующей в направлении подачи изделия 7, TBIK как угол наклона ее образующей выполнен заранее равным оптимальному его значению. Износ калибрующего пояска 4 происходит в виде непрерывного его .разрушения в направлении подачи и в радиальном, направлении на ширине, близкой к трем шагам, подачи .изделия

7 за его оди н оборот:при непрерывном сохранении этой ширины в процессе обработ878478 ки изделия 7. Это обеспечивается тем, что в случае превышения ширины калибрующего пояска 4 выше указанной за счет параллельного износа образующей заборной фаски 2 произойдет восстановление его ширины. В случае уменьшения ширины заборной фаски 4 также восстановится ее ширина за счет повышенного .износа сопряженной с ним правой заборной фаски 3 инструмента 1.

Ширина калибрующего пояска 4, равная трем шагам подачи изделия 7, определена для традиционных материалов инструмента 1, т. е. меди и композиций на ее основе, чугуна, стали, при охлаждении электродов и зоны обработки путем полива технической водой.

При,изменении материала инструмента большей, чем выше указано, или меньшей эрозионной стойкости и охлаждвнии зоны обработки средой, имеющей большую,или меньшую загрязнен ность и элек ропроводность, ширина калибрующего .пояска 4 .изменяется незначительно, а поэтому при расчете ширины, инструмента 1 практического значения,не и меет, а так как это учитывается при расчете углов эрозионногоизноса забор|ных фасок.

В конце прохода, т. е. по прохождении инструментом 1 всей длины изделия 7 в одном направлении, останавливают вращение, осуществляют продольную подачу,изделия 7 и отводят от нвго инструмент 1.

При этом (см. фиг. 2) левая заборная фаска 2 в результате собственного эрозион ного износа за проход сместилась вправо, т. е. в направлении рабочей подачи изделия 7 на величину бь,пропорциональную объему снятого припуска с изделия 7 и значению относительного износа инструмента

1, который определен отношением объема износа материала инструмента 1 объему снятого с.изделия 7 припуска и выражен в процентах. В результате износа заборной фаски 2 на ней одновременно образуется левый цилиндрический поясок 8, шириной также равной b< — — бь В том же направлени сместится,из сред|него положения и калибрующий поясок 4,на величину, равную

5, 2 износ которого в радиальном направлении составит по радиусу

5, — 1g ст1 что без изменения глубины установки инструмента 1 в продолжении прохода определит точность обработки изделия 7, которая равна

Ь,=5, tga „.

Предельно допустимый износ контактирующей с изделием 7 левой заборной фас55

5

l5

50 ки 2 не должен допустить исчезновения сопряженных с ней заборной фаски 3 и калибрующего:пояска 4, Это достигается тем, что угол эрозионного износа каждой заборной фаски 2 и 3 в процессе обработки изделия 7 путем выбора его величины и ширины рабочей кромки инструмента 1 поддерживают равным углу их эрозионного износа. Действительно, прп черезмерном износе контактирующей с изделием 7 заборной фаски 2 с рабочей кромки инструмента исчезнут сопряженная заборная фаска 3 и разделяющий их калибрующий поясок 4.,В результате такого износа рабочей кромки инструмента 1 снижаются точность и чистота обработанной поверхности .изделия 7, так как при дальнейшей

его обработке на рабочей кромке инструмента 1 появляется острый угол, ограниченный контактирующей с изделием 7 заборной фаской 2,и противоположной ей торцовой плоскостью 5 инструмента 1. 3атем обработанное, изделие 7 снимают, устанавливают новое и включением поперечной подачи инструмента 1 с учетом величины износа его диаметра за предыдущий проход устанавливают слева ане длины изделия 7 в положение, соответствующее расчетной толщине слоя материала изделия 7, снимаемого за второй проход, величина которого равна толщине слоя материала изделия 7, снятого за предыдущий проход.

После этого включают .продольную подачу изделия 7 в направлении обратном, а по величине равную предыдущему проходу, и одноврвмвнно с этим включают вращение изделия 7, частота которого равна частоте его вращения при осуществлении первого прохода.

По мере внедрения инструмента 1 в изделие 7 в контакт с ним вступают последовательно (см. фиг. 3) правая заборная фаска 3, опять калибрующий поясок 4 и правая торцовая поверхность 5 инструмента 1.

Эрозион ный износ правой заборной фаски 3 и калибрующего пояска 4 аналогичен износу левой заборной фаски 2 и калибрующего пояска 4,при осуществлении первого прохода. Износ правой торцовой IIQверхности 5, высота контакта которой с изделием 7 равна величине износа по радиусу калибрующего пояска 4 за предыдущий, т. е. первый проход, происходит в направлении сверху вниз и от правого торца

5 с калибрующему пояску 4 в виде интенсивного приближения ее образующей и величине угла наклона правой заборной фаски 3 и, чем больше высота этого торцового контакта, тем существеннее снижается стабильность протекания электроконтактного процесса в начале прохода и на более длительный промежуток времени, что снижает производительность способа и вызывает повышенный износ инструмента 1.

Эта нестабильность вызвана тем, что 2 п в 2 ь ст °

15

5., 1К ст»

2 затрудняется вынос продуктов эрозии из межэлектродного зазора, что вызывает повторное,их диспергирование в нем вплоть до налипания расплавленного припуска изделия 7 на рабочую кромку инструмента

1. Поэтому с целью повышения стабильности процесса обработии .износ инструмента 1 по диаметру его калибрующего пояска 4 за каждый предыдущий проход ограничивают величиной, равной половине толщины припуска снимаемого с изделия 7 за каждый последующий проход. Эта величина определена тем, что при толщине снимаемого,припуска за последуюп1ий проход, равного t, износ инструмента 1 по его

t диаметру за предыдущий проход сотавит —, 2 а высота торцовой контактирующей иоверхt ности равна —, 4.

Именно при таком и больших значеииях длииы контакта торцовых поверхностей 5 и б инструмента 1 существенно нарушается стабильность электроконтактного процесса, так как при этом торцовыми поверхностнии 5 и б с,изделия 7 снимается значительная часть припуска, составляюц1ая более 25 — ЗОБО его объема, снимаемого за каждый последующий прк од.

По завершению второго прохода останавливают вращение, продольную подачу изделия 7,и отводят от него инструмент 1.

При этом (см. фиг. 4) угол наклона образующей правой торцовой поверхности 5 стал равным углу наклона ооразующей правой торцовой поверхности 5 стал равным углу наклона образующей заборной фаски 3, .которая в результате собственно"0 эрозионного из носа за проход сместилась влево, т. е. в направлении рабочей подачи изделия 7 на величину 6> с одновременным образованием на правой заборной фаске .3 правого цилиндрического пояска 9 пириной Ь = 6q. В том же направлении сместился и калибрующий поясок 4 от положения,и м за нимаемого после первого

8., прохода на величину a2 =- - — и в случае

2 эавенства 6) = 6g калибрующий поясок 4 занял положение на рабочей кромке инструмента 1, занимаемое им в .начале первого прохода, а при 6»6, что .и есть во втором проходе, так как из-за нали гия контактной поверхностями 5 условия износа правой заборной фаски,3 насколько хуже, чем левой,2 в первом проходе, поэтому калибрующий поясок 4 во втором проходе сместится вправо, т. е. в направлении подачи изделия 7 незначительно дальше положения им занимаемого в начале первого. арохода. Износ калибрующего пояска 4 в радиальном направлении и за второй проход р.авен

Ьь

Калибрующий поясок 4 в каждом проходе всегда разделяет заборные фаски 2 и

3 и меняет свое местоположение на ней синхронно чередованиям проходов без изменения собственной ширины с амплитудой, величина которой п1зспорциональна величине .износа за каждый проход, левой 2 и ппавой 3 заборных фасок.

Поэтому для повышения равномериссти износа рабочей кромки инструмента 1 изделие 7 обрабатывают при равном суммарном износе калибрующего пояска 4 за равное число четных и нечетных проходов, Затем обработанное изделие 7 снимают, устанавливают новое, сообщают ему вращение и включением поперечной подачи инструмент 1 с учетом величины,износа его диаметра за второй проход устанавливают вне длины изделия 7 в положение, соответствующее расчетной толщине слоя материала изделия 7, снимаемого за даниый проход, величина которого равна толщине слоя материала изделия 7, снятого за второй проход. После этого включают продочьную рабочую подачу изделия 7 в направлении обратном, а ло величине равную второму проходу. По мере внедрения инструмента 1 в изделие 7,в контакт с инм вступают последовательно левая заборная фаска 2, опять калибрующий поясок 4, левая торцовая цоверхность б и цили ндричесиий поясок 8. При этом торцовая поверхность б контактирует с изделием 7 на высоте, равной и интенсивно, изнашивается до приближения угла наклона ее образующей к у- ó наклона образующей левой заборной фаски 2 с одновременным исчезновением цилиндрического. пояска 8, который затем вновь образуется в результате,износа торцовой поверхности б и заборной фаски 2 за этот, т. е третий проход, но радиус его уменьшится на величину износа калибрующего пояска 4 за предыдущий, т. е. второй проход Износ левой заборной фаски 2, калибрующего пояска 4 аналогичен их,износу за первый проход.

Таким образом, за каждый из трех описанных проходов,,объемы снимаемого припуска с изделия 7 равны между собой, так как диаметр и длина заготовок изделия 7 очинаковы. При этом наиболее, полно используется мощность источника питания, равномерно изнашивается инструмент, снижается его относительный износ с одновременным повышением стабильности.

Экспериментальная .проверка показала, что по сравнению с известными, описанный

878478

"-способ обработки, помимо исключения, периодической правки электрода-инструмента, обеспечивает повышение производительности в 15 — 2 раза за счет исключения холостых ходов и введения большей мощности в межэлектродный зазор.

Формула изобретения

Способ электроконтактной обработки наружных поверхностей тел вращения дис: ковым электродом-инструментом, на котором выполнены две заборные фаски и калибрующий поясок, осуществляемый в условиях сообщения инструменту рабочего перемещения вдоль оси и установочного перемещения на врезание, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения производительности процесса путем исключения правки электрода-инструмента, обработку ведут попеременно правой и левой фасками, при этом угол каждой фаски выполняют равным усредненному

5 значению угла эрозионного износа за каждый проход.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Горшков Б. Т. Электроконтактная обработка:слитков. Сб. Электрофизические и электрохи мические методы обработки, НИИМАШ, вып. 2, 1972, с. 11 — 14.

15 2. Исследование стойкости инструментов для электроконтактной обработки и разработка рекомендаций по увеличению стойкости, ЭНИМС, отчет по теме 71 — 35, 1966, с. 37, рис. 16.

878478

Фиг 4

Составитель Ю. Васильев

Техред И. Пенчко

Редактор О. Юркова

Корректор С. Файн

Заказ 1472/1105 Изд. № 581 Тираж 1148 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Тип. Харьк, фил. пред. «Патент»