Электрод-инструмент для электроэрозионной прошивки глубоких отверстий

Авторы патента:

Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована для групповой обработки глубоких отверстий с малой площадью сечения, например в фильтрах, форсунках, рассеивателях. Электрод-инструмент для многоэлектродной прошивки глубоких отверстий, включающий сменную часть с профильными элементами по количеству прошиваемых отверстий в заготовках, полость для выравнивания параметров течения жидкой рабочей среды. Сменная часть содержит каналы между элементами, закрытые снаружи подвижной диэлектрической втулкой со ступенчатым упором в обрабатываемую поверхность заготовки, кроме того сменная часть имеет кольцевую канавку между полостью для выравнивания параметров течения жидкой рабочей среды и продольными каналами, а подвижная диэлектрическая втулка со стороны ступенчатого упора имеет в плоскости обрабатываемой поверхности заготовки радиальные каналы, равнорасположенные по периметру подвижной диэлектрической втулки и имеющие общую площадь не менее суммарной площади каналов между профильными элементами. Сменная часть электрода-инструмента соосна с подвижной диэлектрической втулкой и контактирует со ступенчатым упором в полости для выравнивания параметров течения жидкой рабочей среды. 1 н.з.п. ф-лы; 4 ил.

Известен круглый электрод-инструмент для электроэрозионной прошивки круглых отверстий малой площади сечения с вращением его во время обработки для интенсификации процесса съема материала при большой глубине прошивания (Левинсон Е.М. «Электроэрозионная обработка металлов». Лениздат, 1961, стр.88-89).

К недостаткам известного электрода-инструмента относится сложность привода каждого электрода-инструмента при одновременной прошивке многими электродами глубоких близко расположенных отверстий малого диаметра, невозможность изготовления отверстий не круглого сечения, неравномерный поток жидкой рабочей среды, что снижает производительность прошивки, точность, вызывает прижоги стенок отверстий, увеличивает износ электрода-инструмента.

Наиболее близким аналогом является электрод-инструмент для многоэлектродной обработки отверстий, выполненный из монолитной заготовки путем прорезания с торцевой части пазов (Электрофизические и электрохимические методы обработки материалов. В 2 т, Т1 / Под ред. В.П. Смоленцева. М: Высшая школа, 1983, стр.38).

К недостаткам известного электрода-инструмента относится свободное вытекание из пазов жидкой рабочей среды, что нарушает процесс обработки наружными электродами, вызывает прижоги, приводит к остановке процесса, изгибу электродов и потере точности обработки. Техническим результатом предлагаемого технического решения является стабилизирование течения жидкой рабочей среды по всему сечению многоэлектродного инструмента, упрощение конструкции и снижение трудоемкости изготовления электрода-инструмента, снятие ограничения по качеству одновременно работающих электродов, обеспечивающих требуемую производительность, качество поверхностного слоя и износостойкость инструмента.

Данный технический результат достигается с помощью электрода-инструмента, сменная часть которого содержит каналы между профильными элементами, закрытые снаружи подвижной диэлектрической втулкой со ступенчатым упором в обрабатываемую поверхность заготовки. На наружной поверхности сменной части электрода-инструмента выполнена кольцевая канавка для подвода жидкой рабочей среды к каналам и выравнивания условий течения жидкой рабочей среды через каналы. Подвижная диэлектрическая втулка со стороны ступенчатого упора имеет в плоскости обрабатываемой поверхности заготовки радиальные каналы, расположенные по периметру подвижной диэлектрической втулки и имеющие общую площадь не менее суммарной площади каналов между профильными элементами. Кроме того, сменная часть электрода-инструмента соосна с подвижной диэлектрической втулкой и базируется через ступенчатый упор, создающий полость для выравнивания условий течения жидкой рабочей среды.

На фиг.1 показан общий вид электрода-инструмента; на фиг.2 сменная часть электрода-инструмента; на фиг.3 показана проекция сменной части электрода-инструмента (вид сверху); на фиг.4 - переходник для базирования сменной части электрода-инструмента и выравнивания условий течения жидкой рабочей среды через клапаны.

На корпусе 1 электрода-инструмента (фиг.1) установлена сменная часть 2, соединенная с корпусом 1 через переходник 3 и штифты 4 винтами 5. Снаружи на корпус 1, сменную часть 2 и переходник 3 установлена подвижная диэлектрическая втулка 6, упирающаяся при работе в обрабатываемую поверхность заготовки. Сменная часть 2 электрода-инструмента соосна с подвижной диэлектрической втулкой 6 (фиг.1) и включает пояс 7 с профильным пазом 8 и профильными элементами 9, имеющими сечение по профилю получаемого отверстия в детали (фиг.2). Нерабочий торец 10 сменной части 2 имеет базовые отверстия 11 и пазы 12 (фиг.3) для прокачки жидкой рабочей среды, поступающей через отверстие 13 в корпусе 1 и полость 14 (фиг.1) для выравнивания параметров жидкой рабочей среды. Сменная часть 2 имеет кольцевую канавку 15 на поясе 7 для подвода жидкой рабочей среды через короткие каналы 16 в продольные пазы 17 длиной «L» между элементами 9 (фиг.2) и выхода ее через радиальные каналы 18 в торцевой части подвижной диэлектрической втулки 6 (фиг.1). В профильный паз 8 (фиг.2) устанавливается переходник 3 (фиг.1), который показан на фиг.4. Переходник 3 имеет резьбовые отверстия 19 (фиг.4), в которые входят винты 5, проходящие внутри штифтов 4 для базирования сменной части 2 относительно корпуса 1 (фиг.1). На наружной поверхности штифтов 4 предусмотрен ступенчатый упор 20, создающий полость 14 между корпусом 1 и переходником 3 (фиг.1).

Профильные элементы 9 в сменной части электрода-инструмента выполняют путем разрезания (преимущественно на электроэрозионном станке непрофилированным проволочным электродом) ее торцевой части продольными пазами 17 между профильными элементами 9 на расстоянии «L» (фиг.2). Продольные пазы 17 стыкуются с короткими каналами 16, которые с другого конца выходят в кольцевую канавку 15 (фиг.2). Для замены изношенной сменной части 2 подвижная диэлектрическая втулка 6 перемещается в верхнее крайнее положение (фиг.1), высвобождает неизношенный участок сменной части 2. После чего из резьбовых отверстий 19 (фиг.4) вывертывают винты 5, вынимают из корпуса 1 сменную часть 2, удаляют из сменной части 2 переходник 3, заменяют сменную часть 2 на новую (фиг.1), соблюдая положение нерабочего торца 10 в сторону корпуса 1, вставляют в ее профильный паз 8 (фиг.2) переходник 3. Сменную часть 2 вместе с переходником 3 устанавливают по базовым отверстиям 11 на штифты 4 и крепят винтами 5 к корпусу 1. При этом за счет ступенчатого упора 20 формируется полость 14 (фиг.1).

Электрод-инструмент работает следующим образом.

Собранный электрод-инструмент устанавливают в станке, при этом через корпус 1 ток (отрицательный полюс) поступает на штифты 4, винты 5 и на профильные элементы 9. Жидкая рабочая среда подается под давлением через отверстие 13, полость 14, пазы 12, кольцевую канавку 15 на поясе 7, короткие каналы 16 к продольным пазам 17 и далее между профильными элементами 9 в зону обработки. На выходе с торцевой части профильных элементов 9 жидкая рабочая среда удаляется из зоны обработки через радиальные каналы 18 в подвижной диэлектрической втулке 6.

Пример использования электрода-инструмента.

Необходимо изготовить сетку фильтра из нержавеющей стали с отверстиями, имеющими размер сечения мм, шаг между отверстиями 0.55_-0.05 мм, глубина 2,5 мм. Шероховатость поверхности Ra=0,16÷0,32 мкм. Проволочным электродом-инструментом диаметром 0,20 мм в сменной части выполнены продольные пазы длиной 51 мм. Отверстие в корпусе 1 имеет диаметр 5 мм. Подвижная диэлектрическая втулка 6 выполнена из капролона с толщиной стенки 6 мм. Электрод-инструмент имеет продольную вибрацию с частотой 120 Гц и амплитудой 0,02 мм. Давление жидкой рабочей среды (деионизированной воды) 20 МПа, напряжение - 160 В. Одновременно прошивается 1500 отверстий. Технологические результаты: время прошивки всех отверстий 40 секунд (вместо 7 часов), шаг между отверстиями 0.55_-0.02 мм, размер сечения отверстий 0,27-0,31 мм, шероховатость поверхности Ra=0,30 мкм, что отвечает требованиям чертежа.

Электрод-инструмент для электроэрозионной прошивки глубоких отверстий малого диаметра, содержащий корпус, имеющий отверстие для подачи жидкой рабочей среды и соединенный через переходник со сменной частью, выполненной с профильными элементами по количеству прошиваемых отверстий, отличающийся тем, что снаружи на корпус, соосно со сменной частью через ступенчатый упор, создающий между корпусом и переходником полость для выравнивания течения подаваемой жидкой рабочей среды, установлена подвижная диэлектрическая втулка, по периметру которой расположены радиальные каналы, имеющие общую площадь не менее суммарной площади продольных каналов между профильными элементами сменной части, на наружной поверхности которой выполнена кольцевая канавка для повода жидкой рабочей среды в упомянутые продольные каналы.