Электрод-инструмент для изготовления сложнопрофильных мелкоразмерных внутренних поверхностей тел вращения

Полезная модель относится к области машиностроения, где имеется большая номенклатура деталей, относящихся к классу мелкоразмерных, с высокой точностью изготовления внутренних сложнопрофильных поверхностей. Сущность полезной модели состоит в том, что данная конструкция электрода позволяет упростить базирование инструмента с повышенной точностью и уменьшить накопленную погрешность при изготовлении сложно-профильных мелкоразмерных деталей. Фиг.2.

Область техники. Полезная модель относится к области машиностроения, где имеется большая номенклатура деталей, относящихся к классу мелкоразмерных, с высокой точностью изготовления внутренних сложнопрофильных поверхностей. Данная полезная модель используется для изготовления деталей тел вращения для малогабаритного и прецизионного контрольно-измерительного и металлообрабатывающего оборудования методом обработки материалов концентрированными потоками энергии.

Уровень техники. Известен сборный электрод-инструмент для электроэрозионной обработки сквозных отверстий преимущественно прямоугольного сечения, расположенных не перпендикулярно к поверхности детали, включает державку, в которой жестко закреплен набор пластин, снабженных в нижней части заданным для каждой конкретной перфорации количеством элементарных электродов. Поперечное сечение элементарного электрода выполнено в соответствии с профилем обрабатываемого отверстия (см патент РФ на изобретение 2241581 С2, В23Н 1/04, В23Н 9/14).

Недостатком этого устройства является сложность конструкции.

Известен также электрод-инструмент, выполненный в виде стержня с рабочей торцевой поверхностью, на цилиндрической поверхности выполнены каналы для электролита в виде винтовой линии. Каналы имеют сферическую форму (см. United States Patent на изобретение 4,698,543).

Известное устройство не удовлетворяет геометрическим параметрам обрабатываемых деталей описанных в разделе «Область техники», а винтовая канавка служит только для отвода шлама и улучшения условий промывки, также электрод имеет равные диаметры хвостовика и рабочей части. Он принят за прототип.

Раскрытие полезной модели.

Задачей полезной модели является упрощение базирования инструмента с повышенной точностью и уменьшения накопленной погрешности при изготовлении сложнопрофильных мелкоразмерных деталей.

Это достигается за счет того, что электрод-инструмент для изготовления резьбы на внутренней поверхности тел вращения выполнен в виде стержня с рабочее цилиндрической поверхностью, на которого выполнены каналы в виде винтовой линии. В качестве материала электрода используется графит или медный сплав, при этом длина электрода составляет не менее двух расстояний глубины резьбы, а профиль и геометрические размеры рабочей части электрода-инструмента являются эквидистантным отображением профиля полости детали с размерами, уменьшенными на величину межэлектродного зазора в пределах 0,04-0,06 мм в зависимости от характера обработки (черновая, чистовая) и величины заданной шероховатости получаемой поверхности обусловленной коэффициентом к и численным значением Ra=0,1.

Краткое описание чертежей.

На фиг.1 схематично изображен чертеж сечения формообразующей поверхности детали представителя; на фиг.2 - схема процесса операции электроэрозионной прошивки с указанием необходимой длинны рабочей части электрода-инструмента (1) и номинальной длины обрабатываемой детали (2);

на фиг.3 - фотореалистическое изображение готового электрода-инструмента, полученное с использованием системы автоматизированного проектирования.

Осуществление полезной модели.

Устройство состоит из жестко графитового (или состоящего из медного сплава) цилиндра (3) с винтовым профилем (4), повторяющим профиль внутренней поверхности обрабатываемой детали с занижением номинального размера В рассчитанным по формуле (1) на межэлектродный зазор, рассчитанный по формуле (2).

где А - размер обрабатываемого элемента детали по чертежу; - межэлектродный зазор; Z_min - минимальный припуск на последующую обработку. Знак «плюс» берется при обработке наружных поверхностей, знак «минус» - для внутренних.

где k - коэффициент, учитывающий сочетание материала электрода-инструмента и заготовки; I_cp - средняя сила тока, A.; f - частота, Гц; q - скважность; U _x.x - амплитудное напряжение холостого хода, В; j - плотность тока, А/см²); h - длина вертикальной трассы удаления шламов, мм.

Числовые значения коэффициентов и необходимых параметров для расчета межэлектродного зазора определяются исходя из заданных параметров точности и физико-химических свойств материалов детали и инструмента.

Проведя данные расчеты, был определен оптимальный диапазон величины межэлектродного зазора равный 0,04-0,06 мм, зависящий от характера обработки (черновая, чистовая) и величины заданной шероховатости получаемой поверхности обусловленной коэффициентом k и численным значением Ra=0,1. При превышении или занижении данного диапазона величин межэлектродного зазора происходит нарушение геометрических размеров электрода и параметров шероховатости.

Критериями выбора материалов для электрода-инструмента являются легкость их механической обработки и высокая электропроводимость с низким износом рабочей поверхности. Данные по относительному износу электрода в зависимости от материала приведены в таблице 1.

Основываясь на полученных результатах и данных табл.1, в качестве материала для изготовления электрода-инструмента были выбраны графит и медный сплав. Графит хорошо подвергается механической обработке. Свойства и структура данного материала позволяют изготавливать изделия сложных форм, с малыми допусками и с высокой точностью. Сочетание такого количества положительных свойств в одном материале предопределило его широкое применение для изготовления электродов-инструментов.

Изготавливается данная модель на токарном обрабатывающем центре с применением управляющей программы созданной средствами автоматизированного проектирования.

Устройство работает следующим образом. Обработка данным электродом (1) производится на электроэрозионном прошивном станке с числовым программным управлением в среде рабочей жидкости путем вращательно поступательного движения по спирали (4) на глубину равную двум длинам обрабатываемой детали (2).

Устройством можно также производить черновую и чистовую обработку за одну операцию без смены технологических баз, что значительно повышает точность изготовления и шероховатость поверхности, соответствующей Ra=0,05-0,06 мкм.

Данное устройство имеет простую конструкцию, надежно в эксплуатации и обеспечивает формирование уникального физико-химического состояния материала в поверхностном слое, а также достижения высокой экологической чистоты производства.

Электрод-инструмент для изготовления резьбы на внутренней поверхности тел вращения, выполненный в виде стержня, на цилиндрической поверхности которого выполнены каналы в виде винтовой линии, отличающийся тем, что в качестве материала электрода используется графит или медный сплав, при этом длина электрода составляет не менее двух расстояний глубины резьбы, а профиль и геометрические размеры рабочей части электрода-инструмента являются эквидистантным отображением профиля полости детали с размерами, уменьшенными на величину, межэлектродного зазора в пределах 0,04-0,06 мм.