Устройство для электроэрозионной обработки электродом-проволокой Советский патент 1987 года по МПК B23H7/06 

Изобретение относится к электрофизическим методам обработки, а именно к технологии электроэрозионной обработки непро- . филированным электродом-проволокой, и может быть использовано для обработки деталей со сложной поверхностью, образованной криволинейной образующей, например деталей, имеющих форму тел вращения с плавно изогнутой образующей, лопаток турбин, каналов волок и др.

Цель изобретения - обеспе- ение обработки сложной поверхности с криволинейной образующей за счет формирования плавного изгиба рабочего участка проволоки.

На фиг. 1 и 2 представлен вариант компоновки устройства во фронтальной и боковой проекциях (соответственно) с частичным разрезом некоторых элементов на боковой проекции, общий вид; на фиг. 3 - кинематическая схема механизма перемещения электрода-проволоки, изометрия.

Устройство (фиг. 1) содержит каретку 1 продольной подачи с приводом 2 и каретку вертикальной подачи 3 с приводом 4, смонтированные на поворотном щпинделе 5. Поворотный щпиндель с приводом 6 установлен на крестовом суппорте 7 станка (мод. 4532), который может быть оснащен предлагаемым устройством. Поворотный щпиндель 5 и крестовый суппорт 7 предназначены для поступательного-И вращательного перемещений электрода-проволоки относительно обрабатываемой заготовки. На каретках 1 и 3 размещены идентичные по конструкции поворотные головки 8 и 9 с приводами 10 и 11, предназначенные для ориентирования и перемещения электрода- проволоки. На передних стенках поворотных головок смонтированы направляющие опоры 12 и 13 электрода-проволоки, выполненные из трех соосно расположенных трубок; Диаметр отверстия трубок выбирается исходя из условия обеспечения минимально возможного радиального колебания в них электрода-проволоки. Материал трубок подбирается из условия обеспечения низкого коэффициента трения с материалом используемой электрода-проволоки, например таким материалом может быть керамика, которая удовлетворяет этому требованию в паре с электродом-проволокой из латуни. Торцы трубок, ограничивающие рабочий участок электрода- проволоки, могут быть оснащень фильерами из материала более стойкого к истиранию, например алмазными. Торцы трубок каждой из опор (кроме концевых на входе и выходе) сопряжены, соответственно с двумя парами исполнительных роликов 14-15, 16-17 и 18-19, 20-21 механизмов перемещения электрода-проволоки в местах контакта их между собой. Ролики 16, 17 и 18, 19 каждого из механизмов перемещения выполнены прижимными. Форма торцов трубок направляющих опор, сопрягаемых с роликами, и зазоры в этих сопряжениях выполнены такими, чтобы при заправке электрода-проволоки не происходило ее заклинивания. Так, например, величина зазора должна быть не более половины диаметра электрода-проволоки.

В предлагаемом устройстве устранить отрицательное влияние от случайного проскальзывания проволоки между роликами путем натяжения ее на рабочем участке невозможно, так как суть самого способа обработки с изогнутым рабочим участком проволоки основана на отсутствии натяжения проволоки на рабочем участке.

Проскальзывание проволоки между роликами любого из механизмов перемещения в предлагаемом устройстве приводит к неуправляемому изменению длины электрода-про волоки ра рабочем участке, что быстро изменяет форму изгиба проволоки и влияет ка точность обработки, а также стабильность процесса вплоть до его полного нарущения.

Для устранения этого недостатка в предлагаемом устройстве прижимной ролик, так же как и тянущий, выполнен с принудительным вращением,т.е. оснащается приводом, и таким образом, вращаясь принудительно, создает в месте контакта с электродом-проволокой дополнительное тянущее усилие. Кроме того, надежность перемещения электрода-проволоки по каналам направляющих опор повышается за счет дополнительного введения пары роликов, также оснащенных приводом.

Приводы исполнительных роликов механизмов перемещения размещены в корпусах поворотных головок 8 и 9 (на фиг. 1 изображен в разрезе механизм перемещения только нижней поворотной головки 9). Каждый из этих приводов имеет электродвигатель 22, ведущую щестерню 23, ведомые щестерни 24, 25 и 26, 27 с посаженными на их оси соответственно исполнительными роликами 20, 2 и 18. 19. Шестерни 26 с роликом 18 и щестерня 27 с роликом 19 выполнены

подпружиненными в направлении, перпендикулярном оси направляющей опоры с возможностью смещения в этом направлении на расстояние, учитывающее допустимые отклонения диаметра электрода-проволоки от номинального значения и величину износа электрода-проволоки, полученного в процессе обработки. Как величина отклонения диаметра проволоки от номинального значения, так и величина ее износа в сумме не превы- щают 10%, что при проволоке диаметром 0,3 мм составляет величину около 0,03 мм. На поворотной головке 8 установлена расходная бобина 28, ось которой расположена перпендикулярно плоскости изгиба электрода-проволоки. При изменении угла наклона направляющей опоры 12 поворотом

поворотной головки 8 положение расходной бобины 28 относительно направляющей опоры 12 остается неизменным, что исключает деформацию электрода-проволоки на вхо

де в канал этой направляющей опоры. На поворотной головке 9 установлены направляющий ролик 29 и приемная бобина 30. Приемная бобина 30 может приводиться во вращение от привода механизма перемещения электрода-проволоки поворотной го- ловкой 9, либо от самостоятельного привода (не показаны).

Конструкцией устройства предусматривается возможность изменения относительного расположения направляющих опор 12 и 13 что обеспечивает формирование необходимого изгиба электрода-проволоки путем поворо та поворотных головок 8 и 9 и их взаимным смещением в вертикальной плоскости каретками 1 и 3.

Расходная и приемная бобины 28 и 30 ус- тановлены на осях с возможностью проскальзывания, например подпружинены. Это исключает самопроизвольную смотку проволоки с бобины 28, а при намотке на бобину 30 - ее обрыв.

Механизм перемещения электрода-проволоки {фиг. 3), содержит ведущую щестер- ню 23, ведомые щестерни 24 и 25 и щес- терни 26 и 27, посаженные на оси I и II и находящиеся в зацеплении с щестерня- ми 24 и 25, ролики 18 и 19 и посаженные вместе с ними на оси III и IV ролики 20 и 21. Оси III и IV подпружинены и имеют возможность радиального смещения в направлении, перпендикулярном плоскости, проходящей через них. Для исключения деформации электрода-проволоки в поперечном сечении, т.е. ее сплющивания и улуч- щения сцепления ее с роликами, последние имеют кольцевые радиусные канавки. Глубина канавок выбирается с учетом допуска на отклонение данного диаметра проволоки от ее номинального значения, величины ее износа и с учетом необходимости иметь между образующими роликов зазор величиной не менее 0,005 мм при наличии между ними проволоки. Это обеспечивает постоянный контакт ролико в с проволокой и надежное сцепление с ней. При этом диаметры по дну канавок у всех роликов должны быть одинаковые, что необходимо для обеспечения равенства скорости перемещения электрода-проволоки по направляющим опорам.

В случае обработки поверхности с образующей постоянной формы устройство работает следующим образом.

Поворотом поворотных головок 8 и 9 на необходимый угол и перемещением в соответствующие позиции кареток 1 и 3 устанавливают направляющие опоры 12 и 13 в положения, которые после заправки в них электрода-проволоки ориентируют ее начальный О и концевой L концы в направлениях, обеспечивающих при установке соответствующей длины ее рабочего участка необходимую форму ее изгиба и пространственное положение. Данные для координат

точек О и L, углов наклона направляющих опор, длину рабочего участка S электрода-проволоки рассчитывают заранее. Эти данные используются и для изготовления поверочного щаблона. После этого электрод- проволоку заправляют в направляющие опоры. Для этого включают механизм перемещения поворотной головки 8 и вводят, электрод-проволоку в канал направляющей опоры 12 до упора во вращающиеся ролики 14 и 16. Эти ролики, захватив проволоку, подают ее по каналу к следующей паре вращающихся роликов 15 и 17, которые перемещают проволоку далее. После выхода проволоки из канала направляющей опоры 12 на длину, равную длине рабочего участка и длине входной трубки направляющей опоры 13, измеряемой от ее торца до точки сопряжения с роликами 18 и 20, механизмы перемещения выключают. Затем конец проволоки вводится в канал направляющей опоры 13 до упора в ролики 18 и 20 и, включив оба механизма перемещения, выводят проволоку из опоры 13 на длину, достаточную для закрепления ее на приемной бобине 30. При этом электрод-проволока под воздействием своей упругости приобретает расчетную форму изгиба.

Контроль формы изгиба электрода-проволоки и ее пространственное положение осуществляют щаблоном,установленным вместо обрабатываемой заготовки. Для этого, не меняя относительного положения направляющих опор, электрод-проволоку подводят к кромке щаблона путем поворота поворотного шпинделя 5, перемещения кареток крестового суппорта 7 и, если необходимо, смещением самого щаблона.

Во время контроля форму изгиба корректируют путем изменения углов наклона направляющих опор и длины рабочего участка электрода-проволоки.

После проверки формы изгиба и пространственного положения электрода-проволо- ки включают механизмы перемещения. При этом, так называемом стационарном движении проволоки, форма ее изгиба вновь контролируется и при необходимости производится корректировка. Затем вместо щаблона устанавливают обрабатываемую заготовку.

Устройство работает следующим образом.

Одновременно включаются и вращаются с одинаковой частотой (по сигналам с единого управляющего органа) щаговые электро- двигатели 22 обоих механизмов перемещения электрода-проволоки. Крутящий момент с электродвигателя 22 через посаженную на его вал щестерню 23, сцепленные с ней шестерни 24 и 25 и сцепленные с ними, соответственно, шестерки 26 и 27 передается на посаженные на их оси исполнительные ролики 18, 19 (14, 15) и 20, 21 (16, 17).

Направление вращения роликов установлено с учетом обеспечения перемещения

15

20

электрода-проволоки no каналам направляющих опор 12 и 13 в направлении от поворотной головки 8 к поворотной головке 9. Такое направление перемещения электрода- проволоки обусловлено необходимостью обеспечения выполнения условия, при котором 5 изгиб электрода-проволоки необходимо производить в той плоскости, в которой лежат ее витки в расходной бобине 28, т.е. плоский изгиб проволоки должен осуществляться в плоскости уже имеющейся кри- ю визны проволоки. Этим обеспечивается стабильность формы изгиба при стационарном движении проволоки, а следовательно, и точность обработки изогнутой проволокой.

Ролики 14-21, имеющие контакт с электродом-проволокой, вращаясь, перемещают ее по каналам направляющих опор 12 и 13, чем обеспечивают ее стационарное движение вдоль деформационной оси на участке между торцами этих опор, обозначенных точками О, L. Проходя по ролику 29, электрод-проволока наматывается на приемную бобину 30. В зависимости от положения направляющих опор 12 и 13 и длины S элект- рода-проволок н между торцами этих опор электрод-проволока приобретает ту или иную но строго определенную форму изгиба. На 25 фиг. 2 в позиции а - б каналы направляющих опор совмещены с верхика- лью, а длина электрода-проволоки S равна расстоянию между торцами О и L направляющих опор. В этом случае электрод- проволока имеет вид прямой. В позиции 30 в - б расположение опор и длина электрода-проволоки Si между торцами опор установлены так, что изгиб проволоки имеет перегиб в точке е. В позиции г - д расположение опор и длина S2 электрода- проволоки между торцами опор установлены так, что получен, бесперегибной изгиб.

Особенностью изогнутой электрода-прово локи является то, что при упругой деформации возникающие в проволоке напряжения придают ей устойчивость, компенси- о рующую отсутствие ее натяжения на рабочем участке, чем обеспечивается возможность размерной обработки.

Приведенные в качестве примера варианты изгиба электрода-проволоки в случае

35

В случае обработки поверхности с образующей, изменяющейся по форме, устройство работает следующим образом.

В этом случае изменение формы изгиба электрода-проволоки в процессе обработки с целью образования сложной поверхности с изменяющейся образующей осуществляется путем изменения относительного расположения направляющих опор и (или) длины изгибаемого участка электрода-проволоки. При этом изменение относительного расположения направляющих опор может осуществляться как изменением их наклона, так и смещением в вертикальной плоскости, а изменение длины рабочего участка электрода- проволоки может осуществляться изменением скорости ее перемещения как в одной направляющей опоре, так и в обеих. Все эти изменения в процессе обработки осуществляются синхронно в функции состояния рабочего промежутка.

Все механизмы, обеспечивающие изменение формы изгиба электрода-проволоки и ее пространственное положение, в частности механизмы перемещения электрода-проволоки по каналам направляющих опор 12 и 13, механизмы кареток 1 и 3, механизмы поворотных головок 8 и 9 и поворотного щпинделя 5, а также механизмы, обеспечивающие относительное перемещение электрода-проволоки и обрабатываемой заготовки, снабжаются щаговыми электродвигателями с централизованным управлением.

Формула изобретения

Устройство для электроэрозионной обработки электродом-проволокой, содержащее рабочий стол, две каретки подачи во взаимно перпендикулярных направлениях в плоскости стола, одна из которых несет скобу, установленную с возможностью поворота, на скобе установлены направляющие опоры электрода-проволоки и подающий и прижимной ролики механизма перемещения электрода-проволоки, отличающееся тем, что, с целью обеспечения обработки поверхности с криволинейной обрмазующей за счет формирования плавного изгиба рабочего участка

фиксированного относительного расположе- 45 проволоки, скоба снабжена каретками с разния направляющих опор и неизменной длины ее изогнутого рабочего участка обеспечивают обработку сложной поверхности с неизменяющейся по форме криволинейной образующей.

Процесс обработки заготовки производится обычным путем, в частности режимы обработки устанавливаются такие, которые обеспечиваются серийными генераторами, например типа ГКИ-250, а рабочие подачи осуществляются как поступательным перемещением электрода-проволоки или детали, так и их вращательным движением.

5

0

5 0

В случае обработки поверхности с образующей, изменяющейся по форме, устройство работает следующим образом.

В этом случае изменение формы изгиба электрода-проволоки в процессе обработки с целью образования сложной поверхности с изменяющейся образующей осуществляется путем изменения относительного расположения направляющих опор и (или) длины изгибаемого участка электрода-проволоки. При этом изменение относительного расположения направляющих опор может осуществляться как изменением их наклона, так и смещением в вертикальной плоскости, а изменение длины рабочего участка электрода- проволоки может осуществляться изменением скорости ее перемещения как в одной направляющей опоре, так и в обеих. Все эти изменения в процессе обработки осуществляются синхронно в функции состояния рабочего промежутка.

Все механизмы, обеспечивающие изменение формы изгиба электрода-проволоки и ее пространственное положение, в частности механизмы перемещения электрода-проволоки по каналам направляющих опор 12 и 13, механизмы кареток 1 и 3, механизмы поворотных головок 8 и 9 и поворотного щпинделя 5, а также механизмы, обеспечивающие относительное перемещение электрода-проволоки и обрабатываемой заготовки, снабжаются щаговыми электродвигателями с централизованным управлением.

Формула изобретения

Устройство для электроэрозионной обработки электродом-проволокой, содержащее рабочий стол, две каретки подачи во взаимно перпендикулярных направлениях в плоскости стола, одна из которых несет скобу, установленную с возможностью поворота, на скобе установлены направляющие опоры электрода-проволоки и подающий и прижимной ролики механизма перемещения электрода-проволоки, отличающееся тем, что, с целью обеспечения обработки поверхности с криволинейной обрмазующей за счет формирования плавного изгиба рабочего участка

проволоки, скоба снабжена каретками с раз

мещенными на них поворотными головками с механизмами перемещения электрода-проволоки, несущими направляющие опоры, каретки установлены с возможностью перемещения в вертикальной плоскости, перпендикулярной плоскости рабочего стола, оси поворотных головок установлены перпендикулярно плоскости перемещения головок, направляющие опоры выполнены в виде трубок, а прижимной и подающий ролики кинематически связаны между собой и с дополнительной парой роликов, введенной в устройство.

30 252723 Фиг. 2

21

Фиг.З

W

Изобретение относится к области электроэрозионной обработки электродом-проволокой. Целью изобретения является обеспечение обработки поверхностей с криволинейной образуюш,ей за счет формирования плавного изгиба рабочего участка электрода-проволоки. Устройство содержит крестовый суппорт 1 со скобой, на которой размеш,ены каретки 1, 3, установленные с возможностью перемеш,ения в вертикальной плоскости, на каретках установлены поворотные головки 8, 9, несуш,ие направляющие электроды-проволоки, которые выполнены в виде трубок. Поворотом головок 8, 9 и смеш,ением кареток 1, 3 участку проволоки придают изгиб необходимой формы, которая копируется на электроде-проволоке при обработке. 3 ил. 7в /Э да (/ С ФигЛ