Устройство для электроразрядной обработки диэлектрических материалов

Полезная модель используется для рельефной электрообработки поверхности деталей из диэлектрических материалов, механическая обработка которых затруднена, в частности, изготовленных из технической керамики, применяемой в машиностроении и электронике. Полезная модель направлена на упрощение процесса рельефной обработки СВЧ-разрядом поверхности деталей из диэлектрических материалов без использования лазерного излучения для нагрева обрабатываемого участка поверхности детали.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для электроразрядной обработки диэлектрических материалов, состоящем из источника СВЧ-излучения, закрепленного на СВЧ-резонаторе, 2-х координатного столика для закрепления и перемещения детали, в верхней части резонатора напротив обрабатываемого участка поверхности детали установлена непроводящая трубка с металлическим наконечником в виде сопла, а трубка гибким трубопроводом соединена с насосом для подачи из резервуара рабочей жидкости через узкое выходное отверстие сопла на участок обработки поверхности детали. 1 ил.

Полезная модель используется для рельефной электрообработки поверхности деталей из диэлектрических материалов, механическая обработка которых затруднена, в частности, изготовленных из технической керамики, применяемой в машиностроении и электронике.

Известно устройство для размерной обработки диэлектрика, в котором воздействие на диэлектрик осуществляется лазерным и СВЧ излучением. Комбинированное воздействие лазерного и СВЧ излучения позволяет получать узкие отверстия и разрезы в диэлектриках. (Kozyгev S.P. Nevrovsky У.A. et al. Ргос.17 Int. Symp.on Disch. and EL. Insul. In Vacuum. Berkeley. USA. 1996)

Недостатком известного устройства является то, что при обработке детали используют источник энергии в виде лазерного излучения, применение которого для некоторых видов диэлектриков экономически и технически нецелесообразно.

Ближайшим техническим решением является устройство для электроразрядной обработки непроводящих конструкционных материалов воздействием СВЧ-поля и сфокусированного лазерного излучения. Источник СВЧ-излучения и СВЧ-резонатор соединены волноводом. Диэлектрик помещен в СВЧ-резонатор. Электрический разряд, созданный СВЧ-полем, разрушает и удаляет материал на поверхности диэлектрика в точке, локально нагретой лазерным излучением. (RU, патент, 2024367, кл, В23Н 1/00,1994.)

Недостатком известного устройства является использование для локального нагрева обрабатываемой детали источника лазерного излучения. Применение лазера не всегда экономически целесообразно. Также для обработки различных видов технических керамик, необходимо проводить подготовку устройства с учетом их электрофизических свойств.

Полезная модель направлена на упрощение процесса рельефной обработки СВЧ-разрядом поверхности деталей из диэлектрических материалов без использования лазерного излучения для нагрева обрабатываемого участка поверхности детали.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для электроразрядной обработки диэлектрических материалов, состоящем из источника СВЧ-излучения, закрепленного на СВЧ-резонаторе, 2-х координатного столика для размещения и перемещения детали, в верхней части резонатора напротив обрабатываемого участка поверхности детали установлена непроводящая трубка с металлическим наконечником в виде сопла, а трубка гибким трубопроводом соединена с насосом для подачи из резервуара рабочей жидкости через узкое выходное отверстие сопла на участок обработки поверхности детали.

На чертеже изображена схема устройства для электроразрядной обработки диэлектрических материалов.

Устройство состоит из источника СВЧ-излучения 1,закрепленного на СВЧ-резонаторе 2, 2-х координатного столика 3 для закрепления и перемещения детали 4, непроводящей трубки 5, металлического сопла 6, гибкого трубопровода 7, насоса 8 и резервуара 9 с рабочей жидкостью.

Устройство работает следующим образом.

Деталь 4 устанавливают в 2-х координатном столике 3, расположенном внутри СВЧ-резонатора 2, обрабатываемым участком напротив металлического сопла 6, так чтобы сопло не касалось поверхности детали, и включают источник СВЧ-излучения 1, которое поступает в СВЧ-резонатор. Металлическое сопло вблизи диэлектрика в СВЧ-поле является концентратором электрического поля. Усиление электрического поля приводит к возникновению электрического разряда на поверхности детали. Затем включают насос 8, который подает через гибкий трубопровод 7 и непроводящую трубку 5 из резервуара 9 рабочую жидкость. Струя рабочей жидкости из сопла попадает в зону электрического разряда, проходя через который нагревается и ударяет в поверхность детали. Также благодаря нагреву рабочей жидкости ее химическая активность возрастает. Нагретый участок поверхности обрабатываемой детали в зоне возникновения электрического разряда разрушается в месте попадания в него струи рабочей жидкости. Рабочая жидкость удаляет продукты разрушения и стекает в резервуар. Регулируемая скорость перемещения детали с помощью 2-х координатного столика определяет продолжительность воздействия струи рабочей жидкости. При перемещении детали на обрабатываемой поверхности появляется рез определенной ширины и глубины.

Во избежание термического разрушения обрабатываемых деталей из технической керамики, устанавливают регулируемую мощность разряда 1,0-1,3 кВт с длиной волны 12,5 см. Расстояние от сопла до поверхности обрабатываемой детали выбирают 5-10 мм, при этом площадь поверхности, охватываемая электрическим разрядом достигает 20-25 мм ² .Рабочую жидкость, которая должна химически растворять керамику, подбирают в зависимости от химического состава обрабатываемого материала.

Ширина и глубина реза определяются поперечником струи, который зависит от диаметра выходного отверстия сопла, скоростью подачи рабочей жидкости и продолжительностью воздействия. Подбором сопел, регулировкой скорости подачи рабочей жидкости и продолжительностью воздействия достигается ширина реза от 0,1 до 0,4 мм при глубине реза до 0,2 мм.

Устройство для электроразрядной обработки диэлектрических материалов обладает большей простотой (по сравнению с прототипом), так как в нем вместо источника лазерного излучения используют насос для подачи рабочей жидкости в зону обработки поверхности детали.

Устройство для электроразрядной обработки диэлектрических материалов, состоящее из источника СВЧ-излучения, СВЧ-резонатора, 2-координатного столика, отличающееся тем, что в верхней части резонатора установлена непроводящая трубка с металлическим соплом, выходное отверстие которого направлено на поверхность обрабатываемого участка детали, трубка соединена гибким трубопроводом с насосом и резервуаром с рабочей жидкостью.