Способ электроэрозионной обработки

Авторы патента:

B23P1/08 - Прочие способы обработки; комбинированные способы обработки; универсальные станки (копировальные устройства и устройства для управления процессами обработки на металлорежущих станках B23Q)

< 1986292

ОП ИСАКИЯ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К. ПАТЕНТУ

Союз Советскни

Социалистических

Рвсттубпми (6! ) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 04. 05. 77 (21) 2477002/25-08 (5l) М. Кл. (23) Приоритет- (32) 05. 05 76

В 23 Р 1/08

Гесудлрственный кемнтет (3 > ) 5614/76 (33) Швейцария

СССР

Опубликовано 30. 12. 82. Бюллетень Эй 48 (53) УДК 621.9.. .048 088.8) по делам нэобретеннй н аткрытнй

Дата опубликования описания 30.12.82

Иностранцы

Жан Пфо, Ален Вавр и Рудольф Шнейдер (Швейцария) т

7 с (72) Авторы изобретения

Иностранная фирма

"Ателье де Шармий С. А." (Швейцария ), (71) Заявитель (5",) СПОСОБ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОЙ ОБРАБОТКИ

Изобретение относится к электрофизическим и электрохимическим методам обработки и в частности, касается способа электроэрозионной обработки.

Известен способ электроэрозионной обработки, при котором электроду-инструменту одновременно с рабочей по дачей сообщает круговое перпендикулярное ей смещение с увеличивающимся радиусом вращения, в результате чего электрод-инструмент перемещается под углом к направлению рабочей подачи, а процесс обработки ведут в следящем режиме Г1).

Недостатком известного способа является то, что он имеет ограничения по глубине обработки выемок и низкую эффективность защиты от коротких замыканий.

Цель изобретения - осуществление обработки глубоких выемок при одновременной эффективной защите об работанной поверхности от коротких замыканий.

Поставленная цель достигается тем, что процесс обработки осуществляют за несколько последовательных переходов, во время каждого из которых производят перемещение электрода-инструмента по указанной выше траектории до огибающей заданного контура детали, а каждый последующий переход осуществляют со смещением электрода-инструмента на заданный, шаг в направлении рабочей подачи, и разведение электрода-инструмента с деталью при возникновении короткого замыкания осуществляют по указанной выше траектории в.обратном направлении.

На фиг. 1 изображена схема устройства для реализации предлагаемого способа; на фиг. 2 -5 - варианты перемещений электрода"инструмента и обрабатываемой детали, которые можно получить с помощью устройства, представленного на фиг. 1..

Устройство.(фиг.1 ) содержит электрод-инструмент 1, предназначенный

2 4 которая может перемещаться по вертикали с помощью винта 23, вращаемого электродвигателем 24. На каретке 22 установлен также датчик 25 положе" ния, выдающий электрический сигнал, соответствующий положению каретки

22, при помощи щупа 26, взаимодействующего с кулачком 27, наклон которого регулируется для создания воз-. можности воздействия на некоторые параметры перемещений электрода 1.

Устройство содержит также датчик

28, управляемый потенциалом электрода 1 и выдающий электрическую величину, отображающую длйну искрового промежутка между электродом 1 и деталью 2. Электрический сигнал подается на компаратор 29, где сравнивается с эталонной электрической величиной 30, соответствующей требуемому искровому промежутку. Выходной сигнал компаратора 29 после прохождения через усилитель 31 подается на другой компаратор 32, на кото- рый по цепи 33 может поступать сигнал, полученный, исходя из осевого

4 положения штока 20, при помощи схем, описанных ниже.

Выходной сигнал компаратора 32 подается через усилитель 34 нв сервопривод 5,6.

Сигнал, поступающий по цепи 33, отображает эксцентриситет поступа °, тельного перемещения, сообщаемого электроду механизмом 13. С этой целью датчик 35, чувствительный к осевому положению детали 15, выдает аналоговый электрический сигнал, являющийся функцией этого эксцентриситета.

Этот сигнал подается по цепи 36 на один из трех входов компаратора 37, Компаратор 37 имеет еще один вход 38 для сигнала, отображающего требуемую величину эксцентриситета. На этот компаратор по цепи 39, в которой находится прерыватель 40, поступает также сигнал датчика 25 положения каретки 22.

Сигнал компаратора 37 подается через усилитель 41 в цепь 33. Выходной сигнал усилителя 41 подается также по цепи 42 на регистр 43 сдвига, в котором сдвиг происходит под действием импульсов, подаваемых на вход

44. Импульсы Формируются генератором

45 импульсов, обеспечивающим питание двигателя 8, представляющего собой шаговый двигатель. Импульсы питания двигателя 8 подаются на делитель 46, 3 . 98629 для обработки электрода-детали 2 при помощи электрических разрядов,.созда ваемых источником 3 тока, при посредстве генератора 4 импульсов.

Оеремещения электрода в направлении детали 2 по стрелке f осущест-. вляются сервоприводом обычного типа, содержащим неподвижную часть 5 и подвижную часть 6. Электрод 1 связан с подвижной частью 6 посредством !в стола 7 с крестообразным перемещением. Этот стол 7 позволяет осуществлять поперечные перемещения электрода 1 относительно его продольной оси, т.е. в плоскости, перпендику;лярной осевому направлению f.

Боковые перемещения электрода 1 осуществляются электродвигателем 8,. закрепленным на плите 9 стола 7. Эта плита может совершать поступатель- . 2в ное перемещение относительно плиты

10 стола 7, причем эта плита 10 также может совершать поступательное перемещение относительно плиты 11, связанной с подвижной частью 6, при этом zg последнее упомянутое поступательное перемещение происходит в направлении, перпендикулярном направлению первого, поступательного перемещения. Двигатель 8 вращает при посредстве своего вала 12 механизм 13 переменного эксцентриситета„ который состоит из двух деталей 14 и 15, стягиваемых друг к другу пружиной 16. Деталь !4 имеет прямолинейный па3 с шариками

17, расположенный под углом 45е от35 носительно оси вращения этой детали, вращаемой двигателем 8. Деталь 15 может поворачиваться и перемещаться в осевом направлении в расточке 18 опоры 19, связанной с плитой 11. Осевое положение детали 15 определяется што" ,ком 20, который может перемещаться по ю.. Осевое перемещение штока 20 вы зывает скольжение детали 15 pac- .

° °

45 очке 18, следовательно, и осевое тноситвльное перемещение детали 14. виду наличия паза 17 это осевое перемещение приводит к возникновению эксцентриситета между штоком 20 и валом 12. Ори вращении двигателя 8

$0 этот шток вместе с валом 12 ведет себя как эксцентрик с переменным.эксцентриситвтом относительно оси штока 20.

Для создания возможности регульг ровки эксцентриситета механизма 13 шток 20 имеет в верхней части упор

21, взаимодействующий с кареткой 22, 5 9862 коэффициент деления которого устанавливается таким образом, чтобы пос ле каждого полного оборота двигателя

8 получать число импульсов, равное числу ступеней регистра 43.

Таким образом, когда амплитуда перемещения достигает радиуса, определяемого,сигналом на входе 38, компаратор 37 выдает выходной сигнал на усилитель 41. Выходной сигнал пода- 10 ется по цепи 33 на компаратор 32 для предотвращения передачи сигнала подачи на сервопривод 5,6. Выходной сигнал усилителя 41 подается также на регистр 43 сдвига. Если радиус, 1S определяемый сигналом на входе 38, достигается равномерно при полном обороте двигателя 8, то все ступени регистра 43 имеют на выходе "1". Сигналы регистра 43 подаются на логи- 20 ческую схему И 47, имеющую столько входов, сколько ступеней содержит регистр 43. При этом схема И 47 выдает сигнал, который, с одной стороны, подается на вход логической 2s схемы ИЛИ 48 и на вход мультивибратора с двумя устойчивыми положениями 49, а с другой стороны - на ждущий мультивибратор 50.

Переключатель 51 позволяет направ- э0 лять сигнал с выхода 52 мультивибратора 49, либо выходной сигнал триггера 50 через прерыватель 53 на клемму а двигателя 24 для приведения последнего во вращение в направлении, соответствующем опусканию каретки 22.

Другой выход триггера 50 соединен через прерыватель 54 и логическую схему И 55 с клеммой Ь двигателя 24 для приведения последнего во вращение и перемещения каретки 22 вверх.

Устройство содержит также средст ва ограничения хода каретки 22 вверх.

Эти средства представляют собой прерыватель 56, срабатывающий при нахождении каретки в верхнем положении.

В этом положении прерыватель 56, снабженный пальцем 57, подает сигнал "О" на вход логической схемы И 55, в результате чего последняя блокирует любой сигнал, вызывающий подъем каретки 22.

Устройство, реализующее предла-, гаемый способ, работает следующим ебразом.

В процессе обработки двигатель 8 включен, в результате чего электрод .

1 приводится в поступательное. движение по окружности в плоскости, пер92 6 пендикулярной его главной оси подачи,-в направлении детали 2, причем радиус поступательного движения определяется эксцентриситетом между валом 12 и штоком 20. Когда упор 21 не соприкасается с кареткой 22, пружина 16 оттягивает шток 20 вниз до тех пор, пока детали 14 и 15 не упрутся друг в друга боковыми сторонами и не займут положения, при котором экс" центриситет между валом 12 и штоком

20 равен нулю. Если регулируют положение каретки 22, опуская ее ниже уровня упора 21 в начале обработки, то всегда сначала получают поступательное перемещение нулевого радиуса, т.е. погружение электрода 1 в деталь вдоль его оси подачи, без поступательного перемещения относительно этой оси. Когда глубина захода электрода 1 в деталь 2 достигает достаточной величины, при которой упор входит в контакт с кареткой 22, всякое последующее перемещение элек трода 1 вниз вызывает относительное перемещение штока и плиты 11, т.е ° между штоком ?О и валом 12 создает" ся эксцентриситет, увеличивающийся по линейному закону в функции величины подачи электрода 1 вниз.

Таким образом, электрод 1 совер» шает поступательное перемещение, радиус которого линейно возрастает в функции подачи электрода, в ре- зультате чего квждая точка. электрода перемещается по конической поверх-. ности, ось которой параллельна направлению подачи электрода.

На фиг. 2 показано осевое и радиальное перемещение определеннОй точки электрода в том случае, когда прерыватели 40, 51, 53 и 54 находятся в положении, показанном на фиг. l.

В тот момент, когда упор 21 встречает каретку 22, эта точка электрода находится на уровне 20 и, ввиду увеличения радиуса поступательного перемещения, она перемещается по конусу, образующая которого обозначена

60 . Когда эа время полного цикла Т поступательного перемещения эксцентриситет достигает величины К0, сигнал, вырабатываемый датчиком 35, становится больше заданного сигнала на входе 38, в результате чего схема

47 выдает сигнал, вызывающий появление на входе 52 ждущего триггера 50 импульса определенной длительности.

Этот импульс поступает через првры986292 ватели 51 и 53 на двигатель 24, который при этом вызывает перемещение каретки 22 вниз. Величина этого перемещения определяется длительностью импульса, выдаваемого триггером 50 и скростью вращения двигателя 24, Опускание каретки 22 вызывает уменьшение эксцентриситета поступательного движения и обработка продолжается по конической поверхности, вершина которой обозначена Z, до тех пор, пока эксцентриситет снова не достигнет величины

R0. С этого момента цикл работы двигателя 24 повторяется, и видно, что обработка осуществляется за счет опускания электрода 1 в деталь 2, сопровождающегося круговыми поступательными движениями электрода с постепенно увеличивающимся радиусом, которые циклически повторяются. Огибающая предельных эксцентриситетов представляет собой цилиндр Ео, концентричный с главной осью.

Этот способ обработки является очень выгодным, особенно в случае обработки глубоких отверстий. Сочетание движения осевой подачи электрода и его поступательного движения дает результирующее движение подачи под углом к оси электрода, в результате чего обработка осуществляется одновременно как по дну, так и по боковой стенке отверстия. В случае образования дуги или короткого .замыкания отвод электрода происходит также под углом, в результате чего последний ударяется не только от дна отверстия, но также и от его боковой стенки, что предотвращает сохранение дуги между боковыми поверхностями электрода и отверстия. Нако нец, поступательное движение в сочетании с движением подачи позволяет гораздо лучше обновлять вспомогательную жидкость в зоне обработки по сравнению с чисто осевой подачей электрода.

На фиг. 2 показан также пунктиром другой закон подачи электрода, который устанавливается при замкнутом прерывателе 40. В этом случае компаратор 37 принимает сигнал датчика 25 положения. 3а счет изменения наклона кулачка 27. или даже установки противоположного наклона можно оказывать соответствующее воздействие на наклон огибающей Е крайних положений обработки, обозначенных через

5 о

15 го

25 зо

35 о

Я5

R . Такая схема позволяет noi лучать полости, суживающиеся или расширяющиеся в направлении проникания инструмента в деталь. В последнем случае необходимо, чтобы концевая часть электрода имела больший диаметр, чем тело электрода.

На фиг. 3 показан другой режим работы устройства, представленного на фиг.1, благодаря которому можно осуществлять последовательные проходы при обработке с одинаковым для всех проходов прониканием электрода в обрабатываемую деталь, но с постепенно увеличивающимся радиусом кругового поступательного движения. Для получения такой подачи электрода необходимо, чтобы прерыватель 40 был замкнут, переключатель 51 был подключен к выходу мультивибратора 49, прерыватель 53 был подключен к логической схеме 55, а прерыватель

54 разомкнут.

Когда при этом достигается предельная траектория поступательного движения, сигнал с выхода схемы 47 устанавливает мультивибратор 49 в положение, при котором на его выходе

52 присутствует "1". Этот выходной сигнал вызывает через прерыватель 53 и схему 55 подъем каретки 22 до тех пор, пока схема 55 не выдаст импульс формируемый всякий раз; когда двьг гатель 24 повернется на величину, соответствующую определенному перемещению каретки 22, например, .всякий раз, когда последняя переместится на расстояние доли миллиметра.

Следует отметить, что подъем каретки приводит к увеличению эксцентриситета механивма 13, что вызывает уменьшение искрового промежутка и, следовательно, включение сервопривода 5,6 в направлении отвода электрода, что сводит к нулю увеличение эксцентриситета. Таким образом, всякий раз, когда поступательное движение достигает предельной траектории, такой как Т, Т, Т ..., сервопривод 5,6 вызывает отвод электрода без изменения размаха траектории, и об" работка продолжается до достижения траектории большого радиуса, поскольку сигнал, формируемый датчиком

28, изменяется по сигналу, выдаваемому датчиком 25.

На фиг. 4 показан закон перемещения, при котором обеспечивается наклонная обработка за несколько после9 9862 довательных проходов, при этом каждый проход отделен от следующего переходом, при котором эксцентриситет поступательного движения равен нулю.

Такой режим работы получается в том случае, когда прерыватель 40 замкнут;,прерыватель 51 подключен к триггеру 50, 53 - к клемме à, а 54 -замкнут.

8 начале обработки каретка 22 за- 10 нимает свое самое верхнее положение, при котором прерыватель 56 разомкнут, и подает нулевой сигнал на вход схемы 55. После первого прохода в конце которого эксцентриситет дос- И тигает величины R<, каретка 22 опускается на величину, необходимую для получения близкого к нулю эксцентриситета, причем эта величина обеспечивается путем регулировки 20 длительности неустойчивого состояния триггера 50. Во время опускания каретки 22 прерыватель 56 подает сигнал "1", на схему 55, в результате чего, когда триггер 50 возвращает- 25 ся в устойчивое состояние„ erо сигнал с выхода 53 вызывает подъем ка-ретки 22 до срабатывания прерывателя 56 °

Прерыватель 56 установлен с тре- зф нием на своем держателе и снабже : изогнутым пальцем 57, заходящим с зазором под каретку 22. Таким образом, во время опускания каретки 22, прерыватель 56 перемещается вниз на расстояние, меньшее длины пере" мещения каретки. Следовательно, каретка 22 поднимается только до положения Z<, при этом обработка положения Z,ïðè этом обработка продол-,щ жается до R,áîëüøåãî чем R<, поскольку сигнал датчика 35 корректируется датчиком 25,и цикл повторяется до достижения требуемой глубины обработки.

На фиг. 5 показан режим работы, при котором крайние положения перемещений точки электрода ограничены полусферической поверхностью. Для обеспечения этого режима работы прерыватель 40 замыкают, 51 подключают к выходу триггера 50, 53 - к клем- ме а и 54 размыкают. Следовательно, эти прерыватели занимают такие же положения, как на фиг.2, для получения эксцентриситетом В„, и 2и т.д., (I И вписанных в сгибающую Е . Прямолинейная площадка кулачка 27 заменяется поверхностью, форма которой соот92 10 ветствует требуемой сферической огибающей. Такая огибающая перемещений в осевом и радиальном направлениях дает исключительные преимущества, поскольку позволяет. обеспечить максимальную точность обработки полости, имеющей. любую форму.

Можно предусмотреть многочисленные изменения предлагаемого устройства, в частности, заменить датчик

52 и кулачок 27 вращающимся кулачком, приводимым во вращение, с возможной демультипликацией, двигателем

24, причем этот кулачок взаимодействует с индикатором положения, выдающим сигнал в цепь 39. Кроме того„ конец штока 20 может быть выполнен с резьбой для создания возможности приведения его в движение двигателем

24 при посредстве колеса, имеющего соответствующую резьбовую расточку, причем осевое положение этого колеса остается неизменным. формула изобретения

Способ электроэрозионной обработки, при котором электроду-инструменту одновременно с рабочей подачей сообщают круговое, перпендикулярное ей смещение с увеличивающимся радиусом вращения, а процесс обработки ведут в следующем режиме, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью осуществления обработки глубоких выемок при одновременной эффективной защите обработанной поверхности от коротких замыканий, процесс обработки осуществляют за несколько последовательных переходов,во время каждого из которых производят перемещение электрода-инструмента по указанной выше траектории до огибающей заданного контура детали, а каждый последующий переход осуществляют со смещением электрода-инструмента на заданный шаг в направлении рабочей подачи, и разведение электрода-инструмента с деталью IlpH возникновении короткого замыкания осуществляют по указанной выше траектории в обратном направлении.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

И 468751, кл. В 23 Р 1/02, 1964;

986292 г

8р

/ R)

1 f Юр

I 1д

/ ф

t т . 7

Р (Ри8З г г

1 ю .Составитель Б Артамонов