Учебно-лабораторная установка для исследования процесса обработки токопроводящих материалов в жидких средах с помощью высокочастного электроискрового разряда

Полезная модель относится к области обучения, а именно к учебно-лабораторным установкам для исследования обработки токопроводящих материалов в жидких средах с помощью высокочастотного электроискрового разряда. Учебно-лабораторная высокочастотная электроискровая установка, содержащая источник получения высокочастотного электроискрового разряда, инструмент-электрод, деталь-электрод, ванночку с диэлектрической жидкостью, контрольно-измерительные приборы, вибратор с механизмом его подъема, установленный с помощью кронштейна в направляющих стойках, расположенную на вертикальной стойке миллиметровую шкалу измерений, при этом деталь-электрод закреплена в тисках, установленных с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости в ванночке с диэлектрической жидкостью. Техническим эффектом является обеспечение возможности изучения при обработке с помощью высокочастотного электроискрового разряда токопроводящих материалов в жидких средах.

Полезная модель относится к области обучения, а именно к учебно-лабораторным высокочастотным электроискровым установкам для обработки токопроводящих материалов в жидких средах и предназначена для исследования процесса обработки различных материалов с помощью высокочастотного электроискрового разряда.

Для повышения эффективности производства необходима замена технологических процессов, которые основаны на механическом резании металлов, на более экономичные и перспективные методы обработки, такие как электрофизические и электрохимические методы обработки конструкционных материалов. Но, к сожалению, студенты в частности провинциальных педвузов, могут узнать о современной обработке конструкционных материалов электрофизическими и электрохимическими методами в основном из специальной и научной литературы.

Известна схема для изучения высокочастотной электроискровой обработки металлов (см. Дальский А.М. Технология конструкционных материалов: Учебник для машиностроительных специальностей вузов / А.М.Дальский, И.А.Арутюнова, Т.М.Барсукова/под ред. А.М.Дальского. - М.: Машиностроение, 1985. - с.402), которая содержит источник получения высокочастотного электроискрового разряда (инструмент-электрод, заготовка-электрод, импульсный трансформатор, прерыватель тока, выпрямитель).

Однако для более детального изучения процесса обработки студентами она не подходит.

Наиболее близкой к заявляемой является учебно-лабораторная установка для электроискровой обработки металлов в жидкой среде (см. пат. РФ 93568), которая содержит источник искрового разряда, электрод-инструмент, электрод-заготовку, ванну с диэлектрической жидкостью, вибратор с его подъемным механизмом и контрольно-измерительные приборы, при этом электрод-заготовкой в этой установке является сама деталь.

Задачей полезной модели является обеспечение возможности изучения обработки с помощью высокочастотного электроискрового разряда токопроводящих материалов различных размеров в жидких средах.

Для обеспечения поставленной задачи учебно-лабораторная высокочастотная электроискровая установка, содержащая источник получения высокочастотного электроискрового разряда, инструмент-электрод, деталь-электрод, ванночку с диэлектрической жидкостью, контрольно-измерительные приборы, вибратор с механизмом его подъема, установленный с помощью кронштейна в направляющих стойках, расположенную на вертикальной стойке миллиметровую шкалу измерений, при этом деталь-электрод закреплена в тисках, установленных с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости в ванночке с диэлектрической жидкостью.

Разработанная и изготовленная высокочастотная электроискровая лабораторная установка показана на фиг.1 и 2 и состоит из следующих частей: электрической и механической.

Электрическая часть I состоит из снабженного корпусом 1 блока питания, на передней модели которого размещены контрольно-измерительные приборы: амперметр 2, для измерения силы тока и вольтметра 3, для измерения напряжения. Приборы управления - потенциометр 4 для увеличения мощности, выключатель блока питания тумблер 5 ВТ-1 и выключатель катушки вибратора - тумблер 6 ВТ-2.

Приборы защиты - плавкие предохранители 7 ПР-1 и ПР-2, заземление 8. Штепсельный разъем 9 ШР-1, который предназначен для включения в сеть 220 В катушки вибратора. Шнур 10 питания для включения блока питания. Токопроводящие провода с различной полярностью 11. Один из них (+) подключается от блока питания к обрабатываемой заготовке, другой (-) от блока питания к электрод-инструменту. Ручки 12 предназначены для переноса блока питания. Ручки 13 - для снятия передней панели.

Механическая часть II состоит из вибратора 14, который помещен в металлический кожух 15. Кожух закреплен на подъемном механизме 16. Подъемный механизм перемещается по двум штангам 17 и 18, которые закреплены на основании 19. На основании закреплена ванночка 20 с диэлектрической жидкостью, закрепленная крепежным устройством 21 к основанию. В ванночку помещена и закреплена с помощью тисков обрабатываемая деталь 22. К детали подводится электропровод 23 от блока питания с полярностью (+). На патрон с электрод-инструментом подводится провод 24 с полярностью (-). Для обеспечения возможности перемещения детали-заготовки в горизонтальном направлении на основании установлена съемная ванна 20 с рабочей жидкостью. По продольному суппорту в ванночке перемещаются тиски.

Работа установки. Электрод-инструмент подводится к обрабатываемой детали 22, находящейся в диэлектрической жидкости, которая закреплена крепежным устройством 25 с помощью подъемного механизма 16. Регулировка межэлектродного промежутка осуществляется с помощью микрометрического винта 26 и фиксируется стрелкой 27 на миллиметровой шкале деления 28. В результате возникновения искрового электрического разряда происходит разрушение материала детали 22, в соответствии с формой электрод-инструмента. Наблюдение за электроискровым процессом происходит через защитный экран 29, который установлен на основании механической части и имеет устройство 30 для перемещения и фиксации. К основанию прикреплены опорные ножки 31.

Вибратор 14 (фиг.3) изготовлен из деталей магнитного пускателя, который состоит из неподвижной части магнитопровода 32, катушки вибратора 33, подвижной части магнитопровода 34, соединенной с неподвижной частью магнитопровода 32, возвратной пружины 35, которая обеспечивает возврат стержня вибратора в первоначальное положение, патрона 36, с закрепленным в нем электрод-инструментом 37.

Вибратор 14 работает следующим образом.

Катушка вибратора включается в электрическую сеть 220 вольт. Под воздействием переменного тока подвижная часть 34 вибратора притягивается в катушку трансформатора, а возвратная пружина 35 возвращает ее в исходное положение, то есть оттягивает ее вниз. Инструмент подводится к детали 22, которая закреплена крепежным устройством в ванночке 20 с диэлектрической жидкостью (вода, керосин, трансформаторное масло и др.). При необходимости исследовать обработку в нескольких местах деталей возможно перемещать в горизонтальном направлении тиски с деталью 22 по ванночке 20. В результате при минимальном зазоре между деталью 22 и электрод-инструментом 37 получается межэлектродный промежуток, где возникает электрический разряд и происходит разрушение материала детали 22 в соответствии с формой электрод-инструмента 37. Такая работа вибратора не дает электроду-инструменту 37 привариваться к детали 22.

На установке данной модели можно выполнять разнообразные операции: прошивание отверстий (круглого и сложного профиля), прорезания канавок, профилирование твердосплавных резцов и т.д.

Для нормального технологического процесса высокочастотной электроискровой обработки необходимо, чтобы через промежуток между электродом-инструментом и электродом-деталью проходил стабильно поддерживаемый импульсный ток. Формирование импульсов тока осуществляется с помощью специального генератора импульса высокой частоты.

Напряжение с транзистора подается на вход высокочастотного трансформатора ТР3 типа ТВС 110Л6. Регулировка частоты осуществляется переменным сопротивлением R4 и изменяется в пределах от 50-300 Гц. Метод основан на использовании электрических импульсов малой мощности от 100-150 кГц.

Студенты, изучая на занятиях высокочастотный электроискровой процесс обработки металлов, проводят следующие виды работ:

1. Подробно (по литературным источникам) знакомятся с физическими основами высокочастотной электроискровой обработкой.

2. Изучают принцип действия устройства лабораторной высокочастотной электроискровой установки.

3. Задавая определенные значения напряжения в пределах от 19 до 30 В, тока в пределах от 5 до 20 А и меняя рабочие среды, наблюдают за качеством получаемых с помощью учебно-лабораторной установки отверстий в однородных заготовках. Делают вывод о том, при использовании какой жидкой среды (рабочей) качество прошиваемых отверстий будет лучше.

4. Определяют зависимость качества обработки заготовки при неизменной рабочей жидкой среде и неизменных электрических параметрах (напряжение 20-30 В) от рода заготовки (алюминий, медь, конструкционная, углеродистая, легированная сталь и др.).

5. Определяют зависимость качества обработки от изменения электрических, высокочастотных параметров при неизменной рабочей среде и однородности заготовки.

6. Используя плоские заготовки из разных материалов выясняют, для каких заготовок целесообразно воспользоваться механическим способом сверления отверстий, а для каких - способом «прошивки» отверстий с помощью учебно-лабораторной высокочастотной электроискровой установки.

7. Используя инструменты-электроды, изготовленные из различных материалов, выясняют при каких условиях работы высокочастотной электроискровой установки износ электрода-инструмента будет максимальным.

Техническим эффектом является то, что разработанная и изготовленная учебно-лабораторная установка позволяет исследовать высокочастотный электроискровой разряд при обработке различных токопроводящих материалов разного размера в различных жидких средах.

Учебно-лабораторная высокочастотная электроискровая установка для исследования обработки токопроводящих материалов в жидких средах с помощью высокочастотного электроискрового разряда, содержащая источник получения высокочастотного электроискрового разряда, инструмент-электрод, деталь-электрод, ванночку с диэлектрической жидкостью, контрольно-измерительные приборы, вибратор с механизмом его подъема, установленный с помощью кронштейна в направляющих стойках, расположенную на вертикальной стойке миллиметровую шкалу измерений, отличающаяся тем, что деталь-электрод закреплена в тисках, установленных с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости в ванночке с диэлектрической жидкостью.