Способ исследования процесса электроконтактной обработки

 

О П И С A Н И К ()931340

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскма

Социалмстмческмк

Рес ублмм (6) ) Дополнительное я авт. свмд-ву (22) Заявлено 09.01.80 (2t ) 2866820/25-08 с присоединением заявим лв (23) Приоритет

Опубликовано 30.05.82. Ьинметень М 20

Дата опубликования описания 02.06.82 (5I) N. Кл .

В 23 P 1/00

9вударствиаМ квмвтет ИСР ю лмвм извФуктвнвв в вткуытвй ($3) ф Д (621-9..048.4.06 (088.8) (72) Автор изобретения

В. Т. Ляменков и (71) заявитель

Р

f54) СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА

ЭЛЕ трО ОНТА тНОй ОБi.АSOrKM

Изобретение относится к электрофизическим и электромеханическим методам обработки токопроводящих изделий и может быть использовано для исследования процесса электроконтактной обработки.

Известен способ исследования процесса электроконтактной обработки, при ко-; тором дуговые разряды возбуждаются между вращающимся дисковым электродом-инструментом с рабочей кромкой зданной конфигурации и образцом, который снабжен выступом в виде иглы, имитирующим контактную перемычку и обла дающим; свободой вращательного движения по траектории, сопряженной с траекторией рабочей кромки инструмента, скорость которой около 40 м/с.

При этом одновременно с возбуждением разрядов проводят синхронное оспиллографирование. Причем игла в первой и второй серии экспериментов установлена с натягом относительно рабочей кромки инструмента, а образец - с зазором не менее 0,02 - 0,05 мм, в тре тьей серии экспериментов игла .отсутствует, а образец относительно рабочей кромки установлен с нулевым зазором, т. е. при их беззаэорном скольжении, при сообщении образцу единичного перемещения в плоскости вращения инструмента Я

Данный способ обладает существенным недостатком, т. е. низкой точностью scследований. Этот недостаток вызван тем, что при данном способе не создается условий для возбуждения между образцом и инструментом при их единичном перемещении с фиксИрованным зазором электроконтактного процесса, что подтверждает падение рабочего напряжения до определенного уровня, независимо от . напряжения холостого хода источника питания, а также то, что при нулевом зазоре, т. е. при безэазорном скольжении, дуговой разряд вообще осуществить не удаетея.

Одновременное синхронное осциллографирование электроконтактного процесса не дает возможности судить о време931340

16

3 ни и условиях возбуждения, развития и прекращения существования дуговых разрядов, а также и об их энергетических параметрах, так как осциллограмма показывает суммарный ток и суммарное падение напряжения в межэлектродном зазоре, в котором может быть одновременно один, два и более разрядов и, кроме того, частью энергии электроды обмениваются, минуя канал дугового разряда, через контактные перемычки.

Цель изобретения — повышение точI ности исследования, т. е. создание способа, позволяющего исследовать такие параметры нестационарных дуговых разрядов при электроконтактной обработке, как время и условия существования, последовательность возбуждения, скважность, сила тока, напряжение, изменение их во времейи, перемещение дуговых разрядов 20 в пространстве межэлектродного зазора, величины эрозии и условия обмена энергией между электродами.

Поставленная цель достигается тем, что при возбуждении разрядов получают д совмещенную с эрозионнограммой магнитограмму, для чего процесс ведут электродом-инструментом с рабочей кромкой, выполненной по спирали, а между элект. родом-инструментом и образцом вводят повторяющуюся. конфигурацию рабочей кромки металлическую ленту, у которой на поверхности, обращенной к электродуинструменту, нанесен магнитный слой.

На чертеже представлена схема, с

35 помощью которой реализуется способ.

Дисковый электрод-инструмент 1 установлен на инструментальной головке 2, обладающей воэможностью установочного поступательного перемещения. Оправка 3, 40 которая обладает-свооодой вращения и поступательного перемещения параллельно своей оси и оси вращения инструмента 1, установлена между задним подпружиненным вращающимся центром 4 и привод45 ным токоподводяшим валом 5, которые смонтированы в установленных на общем столе 6 задней 7 и передней 8 бабках.

Источник 9 неимпульсного тока через шеточные устройства 10 и 11 подключен соответственно к инструменту 1 и токопроводящему валу 5.

Дисковый электрод-инструмент 1 выволняют иэ стали, меди, алюминия и других металлов и их сплавов. На наружной (цилиндрической) поверхности инструмента 1 исследуемая конфигурация рабочей кромки, например, для исследования ïðîцесса электроконтактного точения, которая содержит правую 12, левую 13 заборные фаски, разделенные калибрующим пояском 14, и вспомогательную фаску 15, спрофилирована в виде однозаходной винтовой нарезки на ширине равной 2-100 црлным виткам. Нижний предел, равный двум виткам, выоран для инструмента 1 большего диаметра (более 1200- 1500 ммj и при малой линейной скорости рабочей кромки меньшей 10-20 м/с.

Верхний предел, равный ста виткам, выбран для инструмента 1 меньшего диаметра (менее 300-400 мм) и при скорости его рабочей кромки более 75—

150 м/с. Из указанного диапазона число витков для рабочей кромки, а значит и / ширина инструмента 1, назначаются из условия длительности дугового нроцесса за цикл исследования не менее 2-5с.

Витки рабочей кромки разделены друг от друга впадиной 16. Направление нарезки профиля рабочей кромки совпадает с продольным (осевым) направлением рабочей подачи оправки 3 и противоположно направлению вращения инструмента 1.

Так, если рабочая подача оправки 3 справа налево и направление вращения инск румента 1 по часовой стрелке, то нарезка профиля рабочей кромки правая, т. е. слева вверх направо.

Предваритльно спрофилированную рабочую кромку инструмента 1 снабжают съемной повторяющей ее профиль лен

/ той 17, которая также заранее спрофилирована, например, на вальцах и образует на рабочей кромке винтовую правую

18 рабочую, винтовую левую 19 нерабочую фаски, разделенные винтовым калибрующим пояском 20 и вспомогательную винтовую фаску 21, которые разделены друг от друга винтовой цилиндрической впадиной 22. Ленту 17 выполняют из стали, меди, алюминия и других металлов и их сплавов толщиной 0,01Змм. Ширина ленты 17 равна периметру профиля рабочей кромки шириной 2 — 100 витков или периметру одного шага винтовой нарезки. Лента 17 со стороны рабочей кромки инструмента 1, т. е. с внурренней нерабочей стороны, снабжена равномерным слоем 23 толщиной 1-100 микрон, который нанесен любым из извест ных способов, например путем гальванического осаждения магннтотвердого материала типа кобальт никель, и защищена от внешнего воздействия тонким изолирующим слоем 10 - 100 микрон, напри340

5 931 мер, токонепроводящего лака 24. Narнитный 23 и изолирующий 24 слои нанесены на внутренние поверхности ленты

17, покрывающие правую 12, левую 13, вспомогательную 15 фаски и калибрую- 5 щий поясок 14, рабочей кромки инструмента 1. Магнитный слой в качестве контрольного может быть нанесен и непосредственно на указанные поверхности рабочей кромки инструмента 1. Спрофилиро. ванная лента 17 с предварительным натяжением закреплена на рабочей кромке инструмента 1, например, винтами 25 и наконечниками 26, выполненными из токонепроводяшего материала.,Подготовка магнитного слоя 23 к эксперименту производится на периферийных устройствах.

Нижний предел толщины ленты 17, равный 0,01 мм, выбран для проведения исследований на мягких, доводочных ре- 20 жимах обработки с хорошим охлаждением. верхний предел, равный 3 мм — для проведения экспериментов на грубых режимах обработки с короткими замыканиями без охлаждения для материалов, обладающих 25 высоким электросопротивлением. Иэ этого диайазона толщину и материал ленты 17 выбирают в зависимости от конечной цели проведения исследования, т. е. максимального приближения к ус- 30 ловиям реального электроконтактного процесса, для чего рабочие поверхности ленты 17 предварительно покрывают. кратерами дуговых разрядов, например эпектроимпульсным, электроконтактным способами получения максимального, минимального или не более заданного уровня сигнала на магнитном слое 23, что

Ъ позволяет не учитывать дуговые разряды, не производящие заметного съема при- що пуска, записать распределение тепловых

1 полей в межэлектродном зазоре на магнитный слой 23, максимально снизить влияния собственного электромагнитного поля на чистоту эксперимента и получить наиболее рельефной, т. е, с максималь! ной величиной кратеров, следограммы.

Конфигурацию кольцевого образпа 27 выполняют подобной профилю одного- витjA ка рабочей кромки инструмента 1. Обра зец содержит обращенный к инструменту 1 рабочий торец 28, нерабочий торец 29, рабочую фаску 30 и цилиндрический поясок 31. Ширина цилиндрического пояска 31 на образце 27 меньше ширины винтовой впадины 22 ленты 17 (не более 0,5 — 3 мм) и превышает величину собственного износа в осевом направлении эа цикл исследования на 1-3 мм.

Выбор интервала 0,5 — 3 мм обеспечивает исключение одновоеменного контак1 та между образцом и двумя соседними выступами.

На столе 6 установлена ванна повитель 32, которая обеспечивает проведение экспериментов в любой среде. На траектории, сопряженной с траекторйей, инструмента 1 и образца 27, в зону обработки подают охлаждающчо средУ.

Способ осуществляют следующим образом.

Электроду-инструменту и образцу сообщают вращение по часовой стрелке, линейную скорость рабочей кромки инструмента 1 устанавливают в пределах

10-200 м/с а образца 27 обычно в

10- 100 раз меньше.

После этого подают напряжение порядка 15-100 В через шеточиое устройство

10 на инструмент 1 и далее на ленту 17 и посредством щеточного устройства 11 через токоподводящий вал 5 и оправку 3 на образец 27.

Далее включают систему подачи среды охлаждения газ или жидкость и сооб шают продольную подачу оправке 3 с образцом 27 на инструмент 1, При достижении межэлектродного зазора между электродами менее 0,1 мм между правой винтовой рабочей фаской 18 ленты 17 и рабочей фаской 30 образпа

27 возбуждаются дуговые разряды, которые в микрообъемах расплавляют материал кольцевого образца 27 и поверхность рабочей фаски 18 ленты 17, диспергируют его и выбрасывают в межэлектродное пространство. По мере разрушения об резца 27 в контакт с ним вступает затем винтовой калибрующий поясок ленты

17. Таким образом, между электродами протекает электроконтактный дуговой прэцесс, в результате которого происходит съем припуска с о6раэца 27 и эроэионное разрушение рабочих поверхностей ленты 17.

При этом технологические параметры нестационарных дуговых разрядов, т. е. время существования, условия существования, последовательность возбуждения, скважность, сила тока, напряжение и изменение их во времени, церемещение дуговых разрядов в пространстве межэлеквродного зазора, величина эрозии и обмен энергией между электродами фиксируются на acme 17, которая покрывается кратевами, как реоультат их теплового и

93 1340 электромагнитного воздействия на ее рабочую поверхность и на магнитный слой

23, который запоминает, т. е. перестраивает свою магнитную структуру в соответствии с появлением и изменением в 5 межэлектродном зазоре магнитных, тепловых полей нли их совокупности. Маг» нитный слой 23 и лента 17 фиксируют не только магнитные и тепловые поля, наведенные токами, протекающими через каналы дуговых разрядов, но и токами, протекающими в межэлектродном зазоре через контактные перемычки.

По окончании эксперимента ленту с магнитным слоем снимают и подвергают лабраторном анализу.

Сначала магнитную информацию переписывают на более удобный стандартный носитель, т. е. магнитную ленту на пластмассовой основе, затем с помощью многоканачьного осциллографа, электронных аналоговых и цифровых вычислительных

1 машин обрабатывают полученную на ней информацию. Эрозионнограмму, полученную на ленте 17, сначала совмещают с кинолентой и, перематывая их совмест но, подвергают по кадрам или непрерывно облучению, например, рентгеновским излучением. После проявления следы эрозии видны на киноленте, контрастность 38 и размеры их пропорциональны величине эрозии ленты 17. Затем киноленту пропускают с заданной скоростью через щель кинопроектора, выбранную равной по форме и размерам пятну контакта между электродами, на экран и по полученному изображению, в динамике, судят о времени и пространстве возникновения и существования нестационарных дуговых изрядов в межэлектродном зазоре при 4О электроконтактной обработке.

Затем эрозионнограмму, полученную на ленте 17, изучают приемами металлографии. Завершающим этапом исследования является анализ и обобщение полученной 4s информации.

Таким образом, способ позволяет получить в условиях реального электроконтактного процесса обработки образца одновременно записанные на удобный носитель информации — ленту — эрозионнограмму и магнитограмму и путем их изучения восстановить процессы обмена энергией между электродами, исследовать параметры нестационарных дуговых разрядов и создать на этой основе высокоэффективные электроэрозионные и электроконтактные технологические процессы и оборудование. формула изобретения

Способ исследования процесса элект роконтактной обработки, заключающийся в получении эрозионнограммы, отражакь щей условия протекания разрядов, возбуждаемых между приводимым во вращение дисковым электродом-инструментом и перемещаемым поступательно цилиндрическим образцом, о т л и ч а юшийся, тем, что, с целью повьппения точности исследования получают совмещенную с эрозиопнограммой магнитограмму, для чего процесс ведут электродом инструментом с рабочей кромкой, выполненной по спирали, а между электродоминструментом и образном вводят повторяющую конфигурацию рабочей кромки металлическую ленту, у которой на поверхности, обращенной к электроду-инструменту, нанесен магнитный слой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Борисов Б. Я. и Рябов И. В. Иссле дование характеристик дугового разряда постоянного тока при электроконтактной обработке с поливом жидкости. Сборник.

"Электрофизические и электрохимические методы обработки". М., НИИМАШ, 1970, вып. 4, с. 14 — 1693 1340

Составитель М. Климовская

Редактор С. Тараненхо Техред Т.Маточка Корректор О. Билак

Заказ 3609/ 1.1 Гираж 1151 Подписное

ВНИИЛИ Государственного комитета CCCP по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r, Ужгород, ул. Проектная, 4