Станок для электрохимической обработки электропроводящих материалов (варианты)

Полезная модель относится к оборудованию для электрохимической обработки металлических изделий и может быть использована в машиностроении и приборостроении, например, для получения объемных поверхностей в готовых деталях или в инструментальном производстве для изготовления деталей прессформ и штампов.

Станок для размерной электрохимической обработки электропроводящих материалов выполнен в двух вариантах.

В первом варианте, станок содержит стол для крепления обрабатываемой детали, источник рабочего напряжения, датчик взаимного положения электрод-инструмента и обрабатываемой детали, устройство подачи электролита, устройство подачи и устройство вибрации электрод-инструмента совмещены в одном механизме «винт-гайка», снабженном одним электродвигателем для перемещения гайки ходового винта по заданной программе.

Во втором варианте, устройство подачи обрабатываемой детали и устройство вибрации совмещены в одном механизме «винт-гайка», снабженном одним электродвигателем для перемещения ходового винта по заданной программе.

Вибрация электрод-инструмента или обрабатываемой детали осуществляется за счет поворота ходового винта в одну и другую сторону, перемещающего гайку ходового винта.

Подача электрода-инструмента или обрабатываемой детали осуществляется также за счет перемещения гайки ходового винта на необходимую величину, при этом подача электрода-инструмента и вибрация электрода-инструмента осуществляется одновременно или в паузах между импульсами вибрации.

Механизм вибрации и подачи типа «винт-гайка» выполнен в виде шариковой винтовой передачи.

В качестве электродвигателя для перемещения ходового винта применен серводвигатель.

Станок снабжен программным устройством, осуществляющим управление параметрами вибрации, подачи электрод-инструмента и обеспечение необходимого зазора между обрабатываемой деталью и электрод-инструментом по заданной программе.

Полезная модель относится к оборудованию для электрохимической обработки металлических изделий и может быть использована в машиностроении и приборостроении, например, для получения объемных поверхностей в готовых деталях или в инструментальном производстве для изготовления деталей прессформ и штампов.

В основу работы конструкции положен электрохимический метод размерной обработки деталей в проточном электролите. С физической точки зрения в основе процесса размерной электрохимической обработки лежит явление анодного растворения металлов.

Необходимая форма поверхности и размеры детали получаются в результате прямолинейного движения по заданной программе электродов-инструментов, выполненных из нержавеющей стали и имеющих форму эквидистантную окончательно обработанной поверхности детали.

Известны китайские станки, патенты CN 101961805 и CN 1850411, для электрохимической обработки глубоких профильных отверстий в металлических материалах.

Известен английский станок, патент GB 991607, а также южно-корейский станок, патент TW 201016365, предназначенные для электрохимической обработки глубоких профильных отверстий в металлических материалах, с использованием принципа вибрации электроинструмента.

Известен «Способ и устройство для электрохимической обработки», патент RU 2401184, в котором устройство для электрохимической обработки металлов импульсным током с периодическим изменением межэлектродного зазора содержит вибратор, привод подач, состоящий из двигателя, тягового устройства в виде пары винт-гайка, полой пиноли, выполненной с возможностью вертикальной подачи по направляющим портальной стойки и датчика перемещений.

Общим недостатком, всех упомянутых конструкций станков, является наличие в них раздельных устройств вибрации и подачи инструмента

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому станку является «Станок настольный электрохимический», патент RU 12063 с приоритетом от 15.12.1998.

Станок содержит вибрирующий электрод, оснащенный блоком определения нулевого зазора и импульсным источником технологического тока, импульсы которого синхронизированы с вибрацией электрода-инструмента. В зазор между заготовкой и инструментом через канал в корпусе прокачивается электролит. Вибрация электрода-инструмента осуществляется кривошипно-шатунным механизмом.

Холостые перемещения электрода-заготовки осуществляются посредством передачи винт-гайка, рабочие перемещения осуществляются посредством червячной передачи, червячное колесо которой выполняет функцию вращающейся гайки, осуществляя поступательное перемещение ходового винта, заблокированного от вращения фиксатором.

Недостатком станка является наличие достаточно сложного механизма холостой и рабочей подачи электрода-инструмента, а также отдельного устройства вибрации.

Задачей полезной модели является создание станка с объединенным в одно устройство механизмом вибрации и подачи инструмента или обрабатываемой детали.

Поставленная задача достигается в двух вариантах станка.

В первом варианте, в станке для размерной электрохимической обработки электропроводящих материалов, содержащем стол для крепления обрабатываемой детали, электрод-инструмент, источник рабочего напряжения, датчик взаимного положения электрод-инструмента и обрабатываемой детали, устройство подачи электролита, устройство подачи и устройство вибрации электрод-инструмента, согласно полезной модели устройство подачи электрод-инструмента и устройство вибрации совмещены в одном механизме «винт-гайка», снабженном одним электродвигателем с датчиком текущей координаты ротора электродвигателя, для перемещения гайки ходового винта по заданной программе.

Контроль перемещения гайки ходового винта по заданной программе осуществляется датчиком взаимного положения электрода-инструмента и обрабатываемой детали, а также датчиком текущей координаты ротора электродвигателя.

Электрод-инструмент выполнен объемным, по форме получаемой детали.

Источник рабочего напряжения выполнен на высокочастотных малогабаритных транзисторах, что обеспечивает стабильность работы и малые его габариты. Станок снабжен устройством подачи электролита, обеспечивающим давление до 1,6 МПа (10 ⁶ Н/м²).

Вибрация электрод-инструмента осуществляется за счет поворота ходового винта в одну и другую сторону, перемещающего гайку ходового винта, при этом величина угла поворота ходового винта в одну и другую сторону определяется технологическими условиями обработки детали, а частота поворота ходового винта соответствует частоте импульсов технологического тока.

Подача электрода-инструмента осуществляется путем перемещения гайки ходового винта на необходимую величину, при этом подача электрода-инструмента и вибрация электрода-инструмента осуществляется как одновременно, так и в паузах между импульсами вибрации.

Механизм вибрации и подачи типа «винт- гайка» выполнен в виде шариковой винтовой передачи.

В качестве электродвигателя для перемещения гайки ходового винта применен серводвигатель с встроенным датчиком текущей координаты ротора.

Станок снабжен программным устройством, осуществляющим управление параметрами вибрации, подачи электрод-инструмента и обеспечения необходимого зазора между обрабатываемой деталью и электрод-инструментом по заданной программе.

Во втором варианте, в станке, для размерной электрохимической обработки электропроводящих материалов, содержащем стол для крепления обрабатываемой детали, электрод-инструмент, источник рабочего напряжения, датчик взаимного положения электрод-инструмента и обрабатываемой детали, устройство подачи электролита, устройство подачи и устройство вибрации обрабатываемой детали, согласно полезной модели устройство подачи обрабатываемой детали и устройство вибрации совмещены в одном механизме «винт-гайка», снабженном одним электродвигателем с датчиком текущей координаты ротора электродвигателя для перемещения гайки ходового винта по заданной программе.

Стол станка для крепления обрабатываемой детали снабжен устройством его подачи и вибрации, при этом контроль перемещения гайки ходового винта по заданной программе осуществляется датчиком взаимного положения электрод-инструмента и обрабатываемой детали, а также датчиком текущей координаты ротора электродвигателя.

Электрод-инструмент выполнен объемным по форме получаемой детали и закреплен неподвижно с возможностью регулировки.

Источник рабочего напряжения выполнен на высокочастотных малогабаритных транзисторах, а устройство подачи электролита обеспечивает давление до 1,6 МПа (10⁶ Н/м²).

Вибрация обрабатываемой детали совместно со столом станка осуществляется за счет поворота ходового винта в одну и другую сторону, перемещающего гайку ходового винта.

Величина угла поворота ходового винта в одну и другую сторону определяется технологическими условиями обработки детали, при этом частота поворота ходового винта соответствует частоте импульсов технологического тока.

Подача обрабатываемой детали совместно со столом осуществляется путем перемещения гайки ходового винта на необходимую величину, при этом подача и вибрация обрабатываемой детали совместно со столом осуществляется как одновременно, так и в паузах между импульсами вибрации.

Механизм вибрации и подачи типа «винт-гайка» выполнен в виде шариковой винтовой передачи.

В качестве электродвигателя для перемещения гайки ходового винта применен серводвигатель с встроенным датчиком текущей координаты ротора.

Станок снабжен программным устройством, осуществляющим управление параметрами вибрации, подачи электрод-инструмента и обеспечение необходимого зазора между обрабатываемой деталью и электрод-инструментом по заданной программе.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых изображено:

- фиг.1. Схема общего вида станка с устройством вибрации и подачи электрода-инструмента;

- фиг.2. Схема общего вида станка с устройством вибрации и подачи стола с обрабатываемой деталью;

- фиг.3. Схема устройства вибрации и подачи электрод-инструмента.

- фиг.4. Схема устройства подачи стола с обрабатываемой детали.

Станок для размерной электрохимической обработки электропроводящих материалов в первом варианте (фиг.1) содержит рабочий стол 1 для крепления обрабатываемой детали 2, электрод-инструмент 3, выполненный объемным по форме получаемой детали.

Станок снабжен источником рабочего напряжения 4 выполненным на высокочастотных малогабаритных транзисторах, датчиком 5 взаимного положения электрод-инструмента 3 и обрабатываемой детали 2 и устройством подачи электролита 6. Устройство подачи электролита 6 создает давление до 1,6 МПа (10⁶ Н/м²), что обеспечивает оптимальные условия электрохимической реакции между электрод-инструментом и обрабатываемой деталью, а также своевременное удаление с поверхности обрабатываемой детали растворяемого слоя металла.

Устройство подачи и вибрации электрод-инструмента совмещены в одном механизме «винт-гайка» 7 (фиг.3). Механизм снабжен одним серво электродвигателем 8, приводящим во вращение (поворот) ходовой винт 10, который перемещает гайку 9 вдоль его оси по заданной программе.

Механизм «винт-гайка» 7 выполнен в виде шариковой винтовой передачи, которая обеспечивает минимальное трение, беззазорность соединения, высокую надежность работы и точность перемещения.

Вибрация электрод-инструмента 3 обеспечивается за счет поворота ходового винта 10, в одну и другую сторону, который перемещает гайку 9 ходового винта вверх-вниз. Величина угла поворота ходового винта 10 в одну и другую сторону определяется технологическими условиями обработки детали 2.

Частота поворота ходового винта 10 соответствует частоте импульсов технологического тока и может соответствовать промышленной частоте 50 Гц.

Подача электрод-инструмента 3 осуществляется также путем перемещения гайки 9 ходового винта 10 на необходимую величину, при этом она может осуществляться одновременно с вибрацией или в паузах между импульсами вибрации.

Крепление обрабатываемой детали 2 на рабочем столе 1 станка осуществляют известным способом, например прижимами (не показано).

Механизм «винт-гайка» 7 расположен над обрабатываемой деталью 2 и обеспечивает вибрацию и рабочую подачу электрод - инструмента 3, при неподвижном положении обрабатываемой детали 2.

Станок снабжен программным устройством 11, осуществляющим управление параметрами вибрации, подачи электрод-инструмента 3 и обеспечивающим необходимый зазор между электрод-инструментом и обрабатываемой деталью по заданной программе.

В другом варианте станка (фиг.2) электрод - инструмент 3 закрепляется неподвижно (фиг.4), а механизм вибрации «винт-гайка» 7 расположен под столом. Вибрация и рабочая подача обрабатываемой детали 2 осуществляется механизмом вибрации «винт-гайка» 7 вместе с рабочим столом, при этом все параметры подачи и вибрации остаются прежними или перенастраиваются, по необходимости, и обеспечиваются тем же программным устройством 11.

Работа станка осуществляется следующим образом.

После установки начального зазора между электрод-инструментом 3 и обрабатываемой деталью 2, включается источник технологического тока. Начинает работать серво-электродвигатель 8 и поворачивать ходовой винт 10 механизма 7 «винт-гайка» в одну и другую сторону в соответствии с заданной программой обработки, который перемещает гайку 9 ходового винта 10 вверх-вниз, чем обеспечивает вибрацию электрод-инструмента или стола с обрабатываемой деталью, в зависимости от варианта станка.

Необходимая подача электрод-инструмента или стола с обрабатываемой деталью в процессе обработки, осуществляется также механизмом 7 «винт-гайка» в соответствии с заданной программой.

Процесс обработки сложных по форме изделий может быть разбит в программе на кадры, в каждом из которых заложен свой режим обработки.

По окончании обработки электрод-инструмент и обработанная деталь отводятся в исходное положение и станок готов к новому циклу работы.

Опытный экземпляр станка успешно прошел заводские испытания.

1. Станок для размерной электрохимической обработки электропроводящих материалов, содержащий стол для крепления обрабатываемой детали, электрод-инструмент, источник рабочего напряжения, датчик взаимного положения электрода-инструмента и обрабатываемой детали, устройство подачи электролита, устройство подачи и устройство вибрации электрода-инструмента, отличающийся тем, что устройство подачи электрода-инструмента и устройство вибрации совмещены в одном механизме «винт - гайка», снабженном одним электродвигателем для перемещения гайки ходового винта по заданной программе.

2. Станок по п.1, отличающийся тем, что контроль перемещения гайки ходового винта по заданной программе осуществляется датчиком взаимного положения электрода-инструмента и обрабатываемой детали, а также датчиком текущей координаты ротора электродвигателя.

3. Станок по п.1, отличающийся тем, что электрод-инструмент выполнен объемным по форме получаемой детали.

4. Станок по п.1, отличающийся тем, что источник рабочего напряжения выполнен на высокочастотных малогабаритных транзисторах.

5. Станок по п.1, отличающийся тем, что устройство подачи электролита обеспечивает давление до 1,6 МПа.

6. Станок по п.1, отличающийся тем, что вибрация электрода-инструмента осуществляется за счет поворота ходового винта в одну и другую сторону и перемещения гайки ходового винта.

7. Станок по п.6, отличающийся тем, что величина угла поворота ходового винта в одну и другую стороны определяется технологическими условиями обработки детали.

8. Станок по п.7, отличающийся тем, что частота поворота ходового винта соответствует частоте подаваемых импульсов технологического тока.

9. Станок по п.1, отличающийся тем, что подача электрода-инструмента осуществляется путем перемещения гайки ходового винта на необходимую величину.

10. Станок по п.1, отличающийся тем, что подача электрода-инструмента и вибрация электрода-инструмента осуществляются как одновременно, так и в паузах между импульсами вибрации.

11. Станок по п.1, отличающийся тем, что механизм «винт - гайка» выполнен в виде шариковой винтовой передачи.

12. Станок по п.1, отличающийся тем, что в качестве электродвигателя для перемещения ходового винта применен серводвигатель.

13. Станок по п.1, отличающийся тем, что он снабжен программным устройством, осуществляющим управление параметрами вибрации, подачу электрода-инструмента и обеспечение необходимого зазора между обрабатываемой деталью и электродом-инструментом по заданной программе.

14. Станок для размерной электрохимической обработки электропроводящих материалов, содержащий стол для крепления обрабатываемой детали, электрод-инструмент, источник рабочего напряжения, датчик взаимного положения электрода-инструмента и обрабатываемой детали, устройство подачи электролита, устройство подачи и устройство вибрации обрабатываемой детали, отличающийся тем, что устройство подачи обрабатываемой детали и устройство вибрации совмещены в одном механизме «винт - гайка», снабженном одним электродвигателем для перемещения гайки ходового винта по заданной программе.

15. Станок по п.14, отличающийся тем, что контроль перемещения гайки ходового винта по заданной программе осуществляется датчиком взаимного положения электрода-инструмента и обрабатываемой детали, а также датчиком текущей координаты ротора электродвигателя.

16. Станок по п.14, отличающийся тем, что электрод-инструмент выполнен объемным по форме получаемой детали и закреплен неподвижно с возможностью его регулировки.

17. Станок по п.14, отличающийся тем, что источник рабочего напряжения выполнен на высокочастотных малогабаритных транзисторах.

18. Станок по п.14, отличающийся тем, что устройство подачи электролита обеспечивает давление до 1,6 МПа.

19. Станок по п.14, отличающийся тем, что вибрация обрабатываемой детали совместно со столом осуществляется за счет поворота ходового винта в одну и другую стороны и перемещения гайки ходового винта.

20. Станок по п.19, отличающийся тем, что величина угла поворота ходового винта в одну и другую стороны определяется технологическими условиями обработки детали.

21. Станок по п.20, отличающийся тем, что частота поворота ходового винта соответствует частоте подаваемых импульсов технологического тока.

22. Станок по п.14, отличающийся тем, что подача обрабатываемой детали совместно со столом осуществляется путем перемещения гайки ходового винта на необходимую величину.

23. Станок по п.14, отличающийся тем, что подача и вибрация обрабатываемой детали совместно со столом осуществляются как одновременно, так и в паузах между импульсами вибрации.

24. Станок по п.14, отличающийся тем, что механизм «винт - гайка» выполнен в виде шариковой винтовой передачи.

25. Станок по п.14, отличающийся тем, что в качестве электродвигателя для перемещения гайки ходового винта применен серводвигатель.

26. Станок по п.14, отличающийся тем, что он снабжен программным устройством, осуществляющим управление параметрами вибрации, подачу обрабатываемой детали, и зазора между электродом-инструментом и обрабатываемой деталью по заданной программе.