PL248475B1 - Urządzenie do drążenia elektroerozyjnego powierzchni o zarysach sferycznych, zwłaszcza gniazd - Google Patents

Abstract

Urządzenie do drążenia elektroerozyjnego powierzchni o zarysach sferycznych, zwłaszcza gniazd wyposażone w elektrodę roboczą w postaci drutu elektrodowego rozwijanego ze szpuli i prowadzonego pomiędzy rolkami oraz zespół napędowy przedmiotu obrabianego mocowanego w uchwycie osadzonym na wrzecionie obrotowym, ułożyskowanym w korpusie, wyposażone w zespół tarcz prowadzących osadzonych na tulei zainstalowanej na wałku ułożyskowanym w obsadzie, przy czym tarcze są zdystansowane elementami sprężystymi ustalającymi ich wzajemne położenie, zaś w rowku pomiędzy tarczami prowadzącymi przeprowadzony jest odcinek drutu elektrodowego, według pat. PL237380, charakteryzuje się tym, że tarcze prowadzące osadzone są pomiędzy dyskami centrującymi (1) nasuniętymi na tuleję, która zainstalowana jest na wałku ułożyskowanym w obsadzie, przy czym powierzchnia czołowa pierwszej tarczy prowadzącej ma wykonane zukosowanie na jej obwodzie, zaś powierzchnia czołowa drugiej tarczy prowadzącej jest płaska, przy czym pomiędzy tarczami prowadzącymi osadzony jest pierścień gumowy.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do drążenia elektroerozyjnego powierzchni o zarysach sferycznych, zwłaszcza gniazd wykonanych z materiałów trudnoobrabialnych, wykorzystujące elektrodę roboczą w postaci drutu elektrodowego. Wynalazek należy do dziedziny obróbki elektroerozyjnej, stosowanej do precyzyjnego kształtowania powierzchni o wysokiej dokładności wymiarowej i niskiej chropowatości.

Obróbka elektroerozyjna stanowi proces wykorzystujący wyładowania elektryczne pomiędzy katodą i anodą do usuwania warstw obrabianego materiału w wyniku wyładowań elektrycznych. Przedmiot obrabiany stanowi anodę, a narzędzie w postaci elektrody drutowej stanowi katodę. Proces ten odbywa się w środowisku cieczy roboczej o właściwościach dielektryka.

Znane są sposoby kształtowania powierzchni sferycznych przy użyciu elektrod monolitycznych, które jednak ulegają szybkiemu zużyciu i nie zapewniają wysokiej dokładności. W literaturze technicznej znane są także rozwiązania z wykorzystaniem elektrody drutowej prowadzonej na trzpieniu profilowym lub tarczy o stałej średnicy. Rozwiązania te wykazują ograniczoną stabilność prowadzenia elektrody oraz tendencję do powstawania błędów asymetrii w trakcie korekcji średnicy elektrody.

Znane jest z publikacji patentowej PL237380B1 urządzenie do drążenia elektroerozyjnego powierzchni o zarysach sferycznych, zwłaszcza gniazd wyposażone w elektrodę roboczą w postaci drutu elektrodowego rozwijanego ze szpuli i prowadzonego pomiędzy rolkami oraz wyposażone w zespół napędowy przedmiotu obrabianego, mocowanego w uchwycie osadzonym na wrzecionie obrotowym, ułożyskowanym w korpusie. Urządzenie to wyposażone jest w zespół tarcz prowadzących osadzonych na tulei zainstalowanej na wałku ułożyskowanym w obsadzie, przy czym tarcze są zdystansowane elementami sprężystymi ustalającymi ich wzajemne położenie, zaś w rowku pomiędzy tarczami prowadzącymi przeprowadzony jest drut elektrodowy. Tarcze prowadzące wraz z tuleją mocowane są na wałku przy pomocy nakrętki, zaś elementy sprężyste mają postać sprężyn talerzowych.

Celem wynalazku jest opracowanie urządzenia do drążenia elektroerozyjnego powierzchni o zarysach sferycznych, które eliminuje błędy pozycjonowania elektrody roboczej w trakcie regulacji średnicy oraz zapewnia stabilne prowadzenie drutu w osi symetrii obrabianego przedmiotu.

Istotą wynalazku jest urządzenie do drążenia elektroerozyjnego powierzchni o zarysach sferycznych, zwłaszcza gniazd wyposażone jest w elektrodę roboczą w postaci drutu elektrodowego rozwijanego ze szpuli i prowadzonego pomiędzy rolkami oraz w zespół napędowy przedmiotu obrabianego mocowanego w uchwycie osadzonym na wrzecionie obrotowym. Wrzeciono jest ułożyskowane w korpusie urządzenia. Układ prowadzenia elektrody obejmuje zespół tarcz prowadzących osadzonych pomiędzy dyskami centrującymi nasuniętymi na tuleję zainstalowaną na wałku ułożyskowanym w obsadzie. Pierwsza tarcza prowadząca posiada zukosowanie (fazę) na jej obwodzie, natomiast druga tarcza prowadząca ma powierzchnię czołową płaską. Pomiędzy tarczami prowadzącymi umieszczony jest pierścień gumowy typu o-ring, który pełni rolę elementu sprężystego i uszczelniającego, utrzymując stabilne położenie tarcz względem siebie. Tak skonstruowany układ umożliwia regulację średnicy elektrody w sposób całkowicie symetryczny względem osi przedmiotu obrabianego, eliminując błędy geometryczne powstające przy tradycyjnych rozwiązaniach.

Przedmiot wynalazku został uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat urządzenia w widoku od czoła, fig. 2 - schemat urządzenia w przekroju w rzucie z góry, fig. 3 - przekrój zespołu tarcz prowadzących, fig. 4 - szczegół układu prowadnika drutu elektrodowego z fig. 3, a fig. 5 - rezultat drążenia uzyskany w wyniku zastosowania zmodyfikowanej elektrody.

Urządzenie wyposażone jest w czynną część elektrody roboczej w postaci drutu elektrodowego 7, prowadzonego na dwóch rolkach 3, ułożyskowanych na trzpieniach 11 osadzonych w płycie 8 podstawy urządzenia. Drut elektrodowy 7 osadzony jest suwliwie w rowku, pomiędzy tarczami prowadzącymi 24, 25 osadzonymi na dyskach centrujących 1, 2 nasuniętych na tuleję 5, która zainstalowana jest na wałku 9 ułożyskowanym w obsadzie 10. Dyski centrujące 1,2 wraz z tuleją 5 mocowane są na wałku 9 przy pomocy nakrętki 6a. Zespół dysków centrujących 1, 2, których wzajemne zdystansowanie ustalają sprężyny talerzowe 4. Regulacja nominalnej średnicy elektrody roboczej dokonywana jest poprzez zmianę poosiowego położenia dolnego dysku centrującego 1 za pośrednictwem nakrętki 6b. Zespół prowadzący elektrody roboczej zmontowany jest na płycie 8 i stanowi uniwersalną przystawkę przymocowywaną do korpusu 22 urządzenia do obróbki elektroerozyjnej. Ciecz robocza niezbędna do prawidłowego przebiegu procesu drążenia, woda dejonizowana, podawana jest w strefę obróbki przy pomocy standardowych dysz, nie pokazanych na rysunku.

Wieniec pierwszej tarczy prowadzącej 24 posiada zukosowanie - fazę na jej obwodzie, zaś druga tarcza prowadząca 25, nie posiada zukosowania - fazy na jej obwodzie, tym samym powierzchnia czołowa tarczy jest płaska. Tarcze prowadzące 24, 25 stanowią elementy rowka prowadnika drutu elektrodowego 7. Dodatkowo, pomiędzy tarczami dodatkowymi 24, 25 osadzony jest pierścień gumowy 26 typu o-ring, pełniący rolę uszczelnienia oraz elementu sprężystego, który zapewnia stałe położenie względem siebie tarcz prowadzących 25, 24 w zadanej przy pomocy nakrętki 6b odległości.

W rozwiązaniu, według wynalazku, tarcza prowadząca 25 nie posiada zukosowania - powierzchnia czołowa tarczy jest płaska, zaś tarcza 24 posiada zukosowanie (fazę). Podczas zmiany (korekty) średnicy elektrody zilustrowanej na fig. 4, drut przemieszcza się tylko w kierunku promieniowym, to jest symetrycznie w odniesieniu do przedmiotu obrabianego.

Przedmiot obrabiany 20 wykonany z materiału trudno obrabialnego, takiego jak stop na magnesy trwałe typu AlNiCo, węgliki spiekane, stellity czy kompozyty ceramiczne na bazie spoiw metalowych, mocowany jest w uchwycie 19 osadzonym na wrzecionie obrotowym 16 ułożyskowanym w korpusie 12.

Wspornik 13 zespołu napędowego przymocowany jest do stołu obrabiarki 21. Wrzeciono 16 napędzane jest silnikiem elektrycznym 14 za pośrednictwem przekładni pasowej 15 w standardowy sposób. Do wrzeciona 16 doprowadzony jest prąd elektryczny za pośrednictwem kolektora 17 i szczotek grafitowych 18. Zespół napędowy elektrody roboczej mocowany jest na stole 21 obrabiarki elektroerozyjnej. Przedmiot obrabiany 20 wykonuje ruch obrotowy. Zespół przewijania drutu oraz układ napędowy przedmiotu obrabianego zabudowane są w komorze 23 obrabiarki. Wraz z postępem procesu elektroerozji zespół napędowy przedmiotu obrabianego przemieszcza się w kierunku elektrody roboczej, zachowując przy tym wymaganą warunkami procesu szczelinę roboczą. Katoda w postaci drutu elektrodowego 7 i anoda w postaci przedmiotu obrabianego 20 są zasilane ze standardowego generatora stanowiącego wyposażenie obrabiarki. W wyniku wyładowań elektrycznych pomiędzy elektrodami następuje topnienie i usuwanie mikroobjętości obrabianego materiału. Zastosowanie przewijanej przez układ rolek elektrody drutowej oraz regulowanej tarczy prowadzącej pozwala na zachowanie jej stałego nominalnego wymiaru w procesie obróbki. Możliwość ciągłego korygowania średnicy zewnętrznej elektrody roboczej pozwala na prowadzenie procesu z dużą wydajnością przy wyższych parametrach obróbki i zarazem większej szczelinie roboczej jak również prowadzenie obróbki wykończeniowej przy niższych wartościach parametrach procesu, a tym samym mniejszej szczelinie roboczej. Nałożenie ruchu obrotowego przedmiotu obrabianego oraz posuwowego umożliwia wykonanie czaszy sferycznej o zarysie odpowiadającym średnicy elektrody roboczej.

Po zamocowaniu przedmiotu obrabianego 20, wykonanego z trudno obrabialnego materiału AlNiCo, w uchwycie 19 osadzonym na wrzecionie obrotowym 16 ułożyskowanym w korpusie 12 urządzenia, przeprowadza się drut elektrodowy 7 stanowiący katodę, pomiędzy rolkami 3, rowkiem utworzonym z zespołu dodatkowych tarcz prowadzących 24, 25, których położenie ustalane jest poprzez osadzenie ich na podtoczeniach wykonanych na powierzchniach czołowych dysków centrujących 1, 2. Następnie nakrętką regulacyjną 6b ustala się wzajemne położenie dysków centrujących 1, 2, oraz tarcz wymiennych 24, 25, ustalając tym samym nominalną średnicę elektrody roboczej. Po włączeniu posuwu roboczego stołu obrabiarki 21 następuje zbliżanie elektrod do chwili, aż odległość drutu elektrodowego 7 od zamocowanego przedmiotu obrabianego 20 stanowiącego anodę, osiągnie położenie odpowiadające, wymaganej warunkami procesu elektroerozji, grubości szczeliny międzyelektrodowej. Szczelina robocza, czyli odległość drutu elektrodowego 7 od obrabianego przedmiotu 20, ustalana jest w procesie obróbki, w wyniku działania układu sterowania, w sposób automatyczny w zależności od wartości nastaw parametrów elektrycznych generatora obrabiarki elektroerozyjnej. Natomiast w zależności od pożądanego promienia powierzchni sferycznej gniazda przedmiotu obrabianego 20, koryguje się średnicę nominalną elektrody roboczej poprzez zmianę wzajemnego położenia dysków centrujących 1, 2 oraz tarcz prowadzących 24, 25. Wrzeciono 16 napędzane jest silnikiem elektrycznym 14 za pośrednictwem przekładni pasowej 15 w standardowy sposób, wprowadzając przedmiot obrabiany 20 w ruch obrotowy. Do wrzeciona 16 doprowadza się prąd elektryczny za pośrednictwem kolektora 17 i szczotek grafitowych 18, doprowadzając do przedmiotu obrabianego 20 napięcie zasilające obwód roboczy obrabiarki. Wraz z postępem procesu elektroerozji zespół napędowy przedmiotu obrabianego przemieszcza się w kierunku elektrody roboczej, zachowując przy tym wymaganą warunkami procesu szczelinę roboczą. W wyniku wyładowań elektrycznych pomiędzy elektrodami, drutem elektrodowym 7 a przedmiotem obrabianym 20, następuje topnienie i usuwanie mikroobjętości obrabianego materiału. Proces prowadzony jest do chwili uzyskania pożądanego wymiaru geometrycznego przedmiotu obrabianego 20. Podczas

PL 248475 Β1 trwania procesu drążenia elektroerozyjnego w sposób ciągły przewijana jest przez układ rolek 3 elektroda drutowa 7, co powoduje, że na miejsce zużytej w wyniku procesu elektroerozji elektrody, podawany jest niezużyty drut przez co elektroda robocza zachowuje stałą średnicę. Ciecz roboczą w postaci wody dejonizowanej, niezbędnej do prawidłowego przebiegu procesu drążenia, podaje się w strefę obróbki przy pomocy standardowych dysz, nie pokazanych na rysunku.

Zastosowanie opisanej konfiguracji prowadnika eliminuje przesunięcia elektrody wzdłuż osi wału, dzięki czemu proces drążenia przebiega w sposób stabilny, a uzyskana powierzchnia sferyczna charakteryzuje się wysoką dokładnością geometryczną i małą chropowatością.

Wartości zakresów podstawowych parametrów procesu obróbki zestawiono w tabeli:

Szczelina robocza [mm]	Napięcie robocze U[V]	Natężenie prądu I[A]	Ciśnienie cieczy roboczej [MPa]	Prędkość przewijania drutu [mm/min]
0,005-0,1	30-250	10-100	0,1 - 1,0	30- 100

Claims (1)

1. Urządzenie do drążenia elektroerozyjnego powierzchni o zarysach sferycznych, zwłaszcza gniazd wyposażone w elektrodę roboczą w postaci drutu elektrodowego rozwijanego ze szpuli i prowadzonego pomiędzy rolkami oraz zespół napędowy przedmiotu obrabianego mocowanego w uchwycie osadzonym na wrzecionie obrotowym, ułożyskowanym w korpusie, wyposażone w zespół tarcz prowadzących osadzonych na tulei zainstalowanej na wałku ułożyskowanym w obsadzie, przy czym tarcze są zdystansowane elementami sprężystymi ustalającymi ich wzajemne położenie, zaś w rowku pomiędzy tarczami prowadzącymi przeprowadzony jest odcinek drutu elektrodowego, znamienne tym, że zespół prowadzenia elektrody obejmuje dwie tarcze prowadzące (24, 25) osadzone pomiędzy dyskami centrującymi (1,2) nasuniętymi na tuleję (5), zainstalowaną na wałku (9) ułożyskowanym w obsadzie (10), przy czym pierwsza tarcza prowadząca (24) ma wykonane zukosowanie na jej obwodzie, zaś druga tarcza prowadząca (25) ma powierzchnię czołową płaską, a pomiędzy tarczami prowadzącymi (24, 25) umieszczony jest pierścień gumowy (26) typu o-ring.