Вибратор маятниковый универсальный для электрохимической обработки Российский патент 2021 года по МПК B23H7/26 

Использование: в станкостроении, в частности в станках для размерной электрохимической обработки крупногабаритных сложнопрофильных деталей типа «штамп», «пресс-форма», «турбинная лопатка» и др.

Сущность изобретения: в вибратор, содержащий корпус с расположенным в нем на опорах штосселем, несущим электрод-инструмент, коленный механизм, связанный с корпусом и со штосселем, введен привод, включающий двигатель бесступенчатого регулирования чисел оборотов, на приводном валу которого жестко установлен кривошипно-шатунный механизм, шатун которого шарнирно связан с коленами коленного механизма и с кривошипом, имеющим возможность перемещаться перпендикулярно оси приводного вала с помощью винта пропущенного через кривошип, создающий эксцентриситет, благодаря которому шатун, воздействуя на колены коленного механизма, обеспечивает их маятниковые колебания равномерно в обе стороны относительно оси штосселя несущему электрод-инструмент, которому сообщается возвратно-поступательное движение, с амплитудой и частотой настраиваемыми бесступенчато, за счет создания эксцентриситета кривошипно-шатунным механизмом и изменением чисел оборотов двигателя.

Для обеспечения точного и стабильного включения-отключения технологического тока в строго заданных точках перемещения электрода-инструмента на приводном валу двигателя смонтирован датчик электронный круговой.

Изобретение относится к технологическому оборудованию для размерной электрохимической обработки (в дальнейшем ЭХО).

Известны конструкции вибраторов (осциллирующих устройств) для электрохимической обработки деталей, выполненных с использованием гидравлических, эксцентриковых, эксцентриковомембранных и др. механизмов.

Известен вибратор для ЭХО, содержащий корпус, колонку с электродвигателем установленном на эксцентриковом валу в корпусе, привод вращения эксцентрикового вала, выполненного в виде электродвигателя и связанного с ним редуктора с датчиком включения технологического тока, при этом в циклограмме движения электрода-инструмента обеспечивается выстой последнего за счет связи редуктора с электродвигателем выполненном в виде установленного на входном валу редуктора мальтийского креста взаимодействующим с установленным на валу электродвигателя кривошипом (Авторское свидетельство СССР №300287, МПК В23Р 1/04).

К недостаткам данного вибратора следует отнести ненадежность ведения процесса ЭХО на малых зазорах приводящий к коротким замыканиям в период выстоя электрода-инструмента при обработке детали с постоянной подачей в направлении электрода, при этом в период выстоя кривошип выходит из мальтийского креста, что приводит к обрыву кинематической связи с электродом-инструментом, к рассогласованию подачи команд на включение-отключение технологического тока, потере точности и надежности.

Наиболее близким по сути является вибратор с коленным механизмом связанный со штосселем несущим электрод-инструмент, который приводится в движение эксцентриком через толкатель, воздействующий на одно из колен с пружинным его возвратом (Авторское свидетельство СССР №755486, МПК В33Р 1/04).

Основным недостатком известных эксцентриковых вибраторов является невозможность оперативного изменения амплитуды и частоты колебания электрода-инструмента при обработке деталей различных типоразмеров требующее больших затрат на изменение конструктивных элементов эксцентриков, а также трудность точной и стабильной подачи технологического тока в заданные положения при перемещении электрода в межэлектродном пространстве (в дальнейшем МЭП) из-за отсутствия жестких кинематических связей в цепи двигатель-электрод.

Целью настоящего изобретения является обеспечение бесступенчатого настраивания амплитуды и частоты колебания электрода-инструмента с созданием жестких кинематических связей в цепи двигатель-электрод, а также обеспечение подачи технологического тока в строго заданном положении электрода-инструмента в МЭП при обработке сложнопрофильных деталей.

Поставленная цель достигается тем, что в вибратор содержащий корпус, несущий на опорах штоссель с закрепленным на нем электродом-инструментом, коленный механизм связанный одним коленом с корпусом, другим коленом со штосселем введен привод, включающий двигатель бесступенчатого регулирования чисел оборотов, на приводном валу которого жестко установлен кривошипно-шатунный механизм, шатун которого шарнирно связан с коленами коленного механизма и с кривошипом имеющим возможность бесступенчато перемещаться перпендикулярно оси приводного вала с помощью винта пропущенного через кривошип, создающий эксцентриситет для получения необходимой амплитуды колебания электрода-инструмента.

С целью обеспечения точного и стабильного включения-отключения технологического тока в строго заданных точках перемещения электрода-инструмента в МЭП на приводном валу двигателя установлен датчик электронный круговой.

На чертежах:

- на фиг. 1 изображена принципиальная схема вибратора маятникового универсального;

- на фиг. 2 изображена циклограмма траектории перемещения электрода-инструмента.

Вибратор маятниковый универсальный содержит корпус 1 несущий на опорах штоссель 2 с закрепленным на нем электродом-инструментом 3, коленный механизм шарнирно связанный одним коленом 4 с корпусом 1, другим коленом 5 со штосселем 2. В вибратор введен привод, включающий двигатель бесступенчатого регулирования чисел оборотов 6. На выходном конце приводного вала 7 двигателя 6 жестко установлен кривошипно-шатунный механизм 8, шатун 9 которого шарнирно связан одним концом с коленами 4, 5 другим концом с кривошипом 10. При этом через кривошип 10 пропущен винт 11, содержащий на одном из его концов квадрат 12 для ручного перемещения кривошипа 10, благодаря которому создается эксцентриситет .

Для подачи технологического тока в строго заданных точках нахождения электрода-инструмента 3 в межэлектродном пространстве на приводном валу 7 установлен датчик электронный круговой 13.

На торце штосселя 2 закреплен электрод-инструмент 3. На столе (на чертеже не показано) устанавливается обрабатываемая деталь 14.

Электрод-инструмент 3 и обрабатываемая деталь 14 связаны с источником технологического тока 15 через коммутирующее устройство (на чертеже не показано).

Электролит в зону обработки подается через отверстие в электроде-инструменте 3 от насоса (на чертеже не показан) под давлением.

Перед началом работы вибратора маятникового универсального настраивают амплитуду А и частоту колебания электрода-инструмента 3, величины которых определяют в зависимости от профиля обрабатываемой детали.

Установленный на приводном валу 7 кривошипно-шатунный механизм позволяет оперативно настраивать амплитуду А на заданную величину. Для этого вращая винт 11 за квадрат 12 кривошип 10 плавно перемещают до получения необходимого эксцентриситета , за счет чего образуется необходимая амплитуда колебания электрода-инструмента.

Частота колебания электрода-инструмента настраивается за счет регулирования чисел оборотов двигателя 6, используя программное обеспечение (на чертеже не показано).

Подача команд на включение-отключение технологического тока в строго заданных участках перемещения электрода-инструмента в МЭП задается датчиком электронным 13, используя программное обеспечение (на чертеже не показано).

Вибратор маятниковый универсальный работает следующим образом.

В зону обработки через электрод-инструмент 3 подается электролит под давлением. Включается двигатель бесступенчатого регулирования 6, который приводит в движение приводной вал 7 с кривошипно-шатунным механизмом 8. Кривошип 10 установленный в размер эксцентриситета е воздействует на шатун 9 и ломает колена 4, 5. Конец шатуна, закрепленный шарнирно с коленами 4, 5 перемещается из положения I в положение II, при этом колено 5, ломаясь, поднимает штоссель 2 в верхнее крайнее положение. Происходит интенсивная промывка межэлектродного пространства. Точка a₁ эксцентриситета перемещается в точку а₂.

При перемещении эксцентриситета из точки а₂ в точку а₃ шатун перемещает колено 5 в обратную сторону из положения II в положение I. Колена 4, 5 распрямляются и располагаются на одной оси со штосселем 2, который занимает крайнее нижнее положение. Электрод-инструмент 3, закрепленный на штосселе 2, достигает минимального межэлектродного расстояния, создавая большое силовое давление благодаря жесткой кинематической цепи двигатель-электрод, при этом обеспечивается надежное заполнение электролита в МЭП, а также обеспечивается надежный выход его из межэлектродного пространства.

За пол-оборота кривошипно-шатунного механизма 8 совершается один цикл маятникового колебательного движения колен 4, 5 и поступательного перемещения, вверх-вниз, электрода-инструмента 3 шарнирно связанного с коленом 5.

Далее при перемещении эксцентриситета из точки а₃ в точку a₄ шатун опять ломает колена 4, 5 и переводит их из положения I в положение III. Колено 5 поднимает штоссель 2 с электродом-инструментом 3 в верхнее крайнее положение. Происходит интенсивная промывка межэлектродного пространства.

При дальнейшем перемещении эксцентриситета из точки a₄ в точку a₁ колена 4, 5 выпрямляются и устанавливаются из положения III в положение I - в исходное первоначальное положение, обеспечивая стабильное большое силовое давление в межэлектродном пространстве за счет жесткой фиксирующей составляющей коленного механизма.

В результате за следующее пол-оборота кривошипно-шатунного механизма 8 совершается второй цикл маятникового колебательного движения колен 4, 5 и поступательного перемещения, вверх-вниз, электрода-инструмента 3 шарнирно связанного с коленом 5.

При последующем вращении кривошипно-шатунного механизма 8 циклы работы маятниковых колебаний колен 4, 5 повторяются, при этом за один оборот кривошипно-шатунного механизма 8 электрод-инструмент 3 совершает двойное поступательное движение, вверх-вниз, благодаря маятниковому колебанию колен 4, 5 из положения I в положение II, III. Это положительно сказывается на работу вибратора в целом.

Момент подачи технологического тока и длительность импульсов регулируется электронным датчиком, коммутирующим и другими устройствами.

Одним из достоинств коленного механизма является то, что при маятниковых колебаниях колен 4, 5 электрод-инструмент 3 перемещается по траектории волнообразного характера с радиусом R колена 4 (см. фиг. 1, 2), при увеличении длины которого позволяет электроду-инструменту перемещаться по более пологой траектории в максимально приближенном расстоянии к обрабатываемой детали 2, что позволяет осуществлять обработку детали с высокой производительностью и точностью с возможностью подачи технологического тока как на отводе, так и на подводе электрода относительно обрабатываемой детали в строго заданных участках амплитуды А колебания электрода-инструмента, а также осуществлять процесс ЭХО в непрерывно-импульсном режиме с контрольным промером МЭЗ.

Наличие жесткого коленного механизма в вибраторе и бесступенчатое настраивание амплитуды и частоты колебания электрода-инструмента позволяет быстро переналаживать вибратор на ЭХО различных поверхностей деталей как по форме, так и по габаритам, что указывает на универсальность вибратора, при этом при весьма малых усилиях на коленный механизм обеспечивается стабильно высокое осевое давление и равномерное распределение электролита в МЭП, а также надежную его промывку, что позволяет вести обработку крупно-габаритных деталей типа «штамп», «пресс-форма», «турбинная лопатка» с высокой производительностью и точностью.

Изобретение относится к области размерной электрохимической обработки (ЭХО) и может быть использовано как для ЭХО крупногабаритных, так и малогабаритных сложнопрофильных деталей. Вибратор содержит корпус с расположенным в нем на опорах штосселем, несущим электрод-инструмент, коленный механизм, шарнирно связанный одним коленом с корпусом, а другим коленом со штосселем, и приводной двигатель для создания возвратно-поступательных перемещений электрод-инструмента, при этом вал приводного двигателя через эксцентриковый узел связан с коленами коленного механизма с обеспечением их маятниковых колебаний равномерно в обе стороны относительно оси штосселя. При этом он снабжен установленным на валу приводного двигателя электронным круговым датчиком для обеспечения включения-отключения технологического тока в заданных точках перемещения электрода-инструмента, а эксцентриковый узел выполнен в виде кривошипно-шатунного механизма, шатун которого шарнирно связан с упомянутыми коленами и с кривошипом, выполненным с возможностью создания регулируемого эксцентриситета и соответственно регулируемой амплитуды возвратно-поступательного движения электрод-инструмента, при этом приводной двигатель выполнен с возможностью бесступенчатого регулирования числа оборотов с обеспечением бесступенчатого регулирования частоты возвратно-поступательного движения электрод-инструмента. Использование изобретения позволяет расширить технологические возможности и обеспечить быструю переналадку вибратора. 2 ил.

Вибратор маятниковый универсальный для электрохимической обработки, содержащий корпус с расположенным в нем на опорах штосселем, несущим электрод-инструмент, коленный механизм, шарнирно связанный одним коленом с корпусом, а другим коленом со штосселем, и приводной двигатель для создания возвратно-поступательных перемещений электрод-инструмента, при этом вал приводного двигателя через эксцентриковый узел связан с коленами коленного механизма с обеспечением их маятниковых колебаний равномерно в обе стороны относительно оси штосселя, отличающийся тем, что он снабжен установленным на валу приводного двигателя электронным круговым датчиком с возможностью обеспечения включения-отключения технологического тока в заданных точках перемещения электрода-инструмента, а эксцентриковый узел выполнен в виде кривошипно-шатунного механизма, шатун которого шарнирно связан с упомянутыми коленами и с кривошипом, выполненным с возможностью перемещения перпендикулярно оси вала приводного двигателя с помощью винта, пропущенного через кривошип, с возможностью создания регулируемого эксцентриситета и соответственно регулируемой амплитуды возвратно-поступательного движения электрод-инструмента, при этом приводной двигатель выполнен с возможностью бесступенчатого регулирования числа оборотов с обеспечением бесступенчатого регулирования частоты возвратно-поступательного движения электрод-инструмента.