Opis wzoru Przedmiotem wzoru uzytkowego jest glowica do drazenia elektroerozyjnego (EDM) powierzchni o zarysach bryl obrotowych, zwlaszcza gniazd wykonanych z materialów trudno obrabialnych z wyko- rzystaniem elektrody ksztaltowej. Obróbka elektroerozyjna stanowi proces wykorzystujacy wyladowania elektryczne pomiedzy ka- toda i anoda do usuwania warstw obrabianego materialu w wyniku zjawisk fizycznych towarzyszacych wyladowaniom elektrycznym w szczelinie miedzyelektrodowej. Przedmiot obrabiany stanowi anode, a narzedzie w postaci elektrody ksztaltowej stanowi katode. Proces ten odbywa sie w srodowisku cieczy roboczej o wlasciwosciach dielektryka. Znane sa sposoby ksztaltowania powierzchni bryl obrotowych wewnetrznych poprzez drazenie elektroda monolityczna o zarysach odpowiadajacych obrabianemu ksztaltowi. Proces elektrodrazenia elektrodami o zdeterminowanych ksztaltach stanowi znana metode obróbki elektroerozyjnej. Ograni- czeniem technologicznym tego sposobu obróbki, w przypadku drazenia gniazd o duzej glebokosci w od- niesieniu do wymiarów poprzecznych elektrody, sa trudnosci zwiazane z ewakuacja produktów erozji ze strefy obróbki. W wyniku nienalezytego przeplukiwania szczeliny roboczej i pozostawania w niej pro- duktów erozji nastepuja niekontrolowane mikrozwarcia utrudniajace lub uniemozliwiajace stabilne pro- wadzenie procesu. Wskutek trudnosci zwiazanych z ewakuacja produktów erozji utrudnione jest osia- ganie wymaganej dokladnosci ksztaltowo-wymiarowej drazonych elementów, a takze cech struktury geometrycznej powierzchni. Kolejnym mankamentem jest koniecznosc wielokrotnego wycofywania elektrody ze strefy obróbki w celu nalezytego jej przeplukiwania, co jest zwiazane ze zwiekszeniem czasu maszynowego operacji elektrodrazenia. Znanych jest wiele sposobów obróbki gniazd o zarysach bryl obrotowych metoda obróbki skra- waniem, takich jak frezowanie CNC, toczenie CNC lub ksztaltowe, szlifowanie z zastosowaniem sciernic ksztaltowych, a takze z zastosowaniem niekonwencjonalnych metod wytwarzania na przyklad poprzez obróbke elektrochemiczna, elektrodrazenie z wykorzystaniem ruchu planetarnego elektrody roboczej lub metodami hybrydowymi. W przypadku szlifowania, w celu zapewnienia wymaganej efektywnosci procesu wystepuje ko- niecznosc cyklicznego korygowania ksztaltu sciernicy (profilowania) i przywracania zdolnosci skraw- nych czynnej powierzchni sciernicy (ostrzenia). Autorzy E. Uhlmann, S. Piltz, S. Jerzembeck w artykule Micromachining of Cylindical Parts by Electrical Discharge Grinding, Proc. ISEM XIV, (2005) przedstawili schemat niekonwencjonalnej ob- róbki – mikro szlifowania elektroerozyjnego powierzchni o zarysie cylindrycznym z wykorzystaniem elektrody ksztaltowej prowadzonej na obwodzie tarczy o stalej srednicy. Znany jest sposób obróbki powierzchni z publikacji H. Gotoh, T. Tani, M. Okada, A. Goto, T. Ma- suzawa, N. Mohri: Wire electrical discharge milling using a wire guide with reciprocating rotation. Pro- cedia CIRP 6 (2013) 200–203) z wykorzystaniem elektrod drutowych prowadzonych na stalym trzpieniu zakonczonym powierzchnia w ksztalcie czaszy kulistej, która podczas obróbki, wiercenia lub frezowa- nia, wykonuje cykliczne ruchy wahadlowe. W celu poprawienia efektywnosci elektrodrazenie glebokich otworów wykorzystywane sa hybry- dowe techniki obróbki, takie jak polaczenie procesu elektroerozji z drganiami ultradzwiekowymi elek- trody roboczej, obróbka w polu magnetycznym, obróbki sekwencyjne – obróbka EDM (ang. Electrical Discharge Machining) w polaczeniu z oddzialywaniem wiazki laserowej. Przykladem polaczenia procesu drazenie elektroerozyjnego z drganiami ultradzwiekowymi jest sposób opisany przez A. Mertiya, D. R. Unune Vibration-Assisted EDM and Micro-EDM Processes. Chapter in Electric Discharge Hybrid-Machining Processes p. 43 (2022) ISBN 9781003202301. W wy- niku zastosowania drgan ultradzwiekowych elektrody roboczej w procesie EDM uzyskano poprawe wydajnosci obróbki oraz chropowatosci obrabianej powierzchni. W celu poprawienia efektywnosci elektrodrazenia glebokich otworów wykorzystywane sa hybry- dowe techniki obróbki, takie jak polaczenie procesu elektroerozji z drganiami ultradzwiekowymi elek- trody roboczej. Sposób drazenia gniazd z wykorzystaniem ruchu planetarnego elektrody roboczej wymaga zasto- sowania zaawansowanych, a zarazem drogich obrabiarek posiadajacych opisywana opcje sterowania ruchem elektrody roboczej Glowica do drazenia elektroerozyjnego powierzchni o zarysach bryl obrotowych, zwlaszcza gniazd, charakteryzuje sie tym, ze wyposazona jest we wrzeciono, ulozyskowane na lozyskach tocz- nych, w obsadzie zamocowanej w sposób wciskowy w otworze plyty mocujacej, przy czym lozyska toczne zabezpieczone sa przed przemieszczeniem poosiowym wewnatrz obsady przy pomocy pierscie- nia osadczego wewnetrznego oraz uszczelnione pierscieniem uszczelniajacym, przy czym wrzeciono zakonczone jest gniazdem stozkowym, w którym osadzona jest tuleja rozprezna, w której zaciskana jest cylindryczna czesc chwytowa elektrody roboczej za pomoca nakretki. Na wrzecionie osadzony jest ko- lektor, który zabezpieczony jest przed obrotem, wzgledem jego osi, za pomoca wkretu ustalajacego, przy czym do obsady, przymocowana jest za pomoca polaczenia gwintowego tuleja, wewnatrz której osadzona jest szczotka miedziografitowa, dociskana do kolektora za pomoca sprezyny srubowej. Do gwintowanego otworu od strony czola tulei wkrecony jest króciec, zabezpieczony przed odkrecaniem nakretka oraz nakretka kontrujaca, dodatkowo wrzeciono polaczone jest z silnikiem, przytwierdzonym do plyty mocujacej za pomoca polaczenia srubowego skladajacego sie ze sruby, podkladki i nakretki, za posrednictwem trzpienia, którego jeden koniec osadzony jest na jego wale, natomiast drugi wkrecony jest do otworu gwintowanego wrzeciona, przy czym trzpien zabezpieczony jest wkretem kontrujacym oraz wkretem ustalajacym. Proces elektrodrazenia prowadzony jest przy calkowitym zanurzeniu, to jest anody w postaci przedmiotu obrabianego i katody w postaci elektrody roboczej w dielektryku, która dodatkowo wprowadza sie w ruch obrotowy za pomoca wrzeciona ulozyskowanego na lozyskach tocznych, w obsadzie glowicy. Przedmiot wzoru uzytkowego zostal uwidoczniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia sche- mat glowicy mocujacej w przekroju, a fig. 2 – schemat glowicy w rzucie z góry. Glowica wyposazona jest we wrzeciono 4, ulozyskowane na lozyskach tocznych 3, w obsadzie 2, zamocowanej w sposób wciskowy w otworze plyty mocujacej 1. Lozyska 3 zabezpieczone sa przed prze- mieszczeniem poosiowym wewnatrz obsady przy pomocy pierscienia osadczego wewnetrznego 26, zas pierscien uszczelniajacy 24 zabezpiecza lozyska toczne 3 przed zanieczyszczeniami. Wrzeciono zakon- czone jest gniazdem stozkowym, w którym osadzona jest standardowa tuleja rozprezna 13, w której zaciskana jest, w wyniku dokrecenia nakretki 14, cylindryczna czesc chwytowa elektrody roboczej 15. Na wrzecionie 4 osadzony jest kolektor 5, który zabezpieczony jest przed obrotem, wzgledem jego osi, za pomoca wkretu ustalajacego 6, spelnia on funkcje dystansujaca poosiowo lozyska toczne 3 stanowiace podpory wrzeciona 4. Do obsady 2, przymocowana jest za pomoca polaczenia gwintowego tuleja 7, wewnatrz której prowadzona jest szczotka miedziografitowa 8, dociskana do kolektora za po- moca sprezyny srubowej 9. Do gwintowanego otworu od strony czola tulei 7 wkrecony jest króciec 10, doprowadzajacy napiecie robocze, zabezpieczony przed odkrecaniem nakretka 11 oraz nakretka kon- trujaca 12. Do wrzeciona 4 w formie tulei przekazywany jest ruch obrotowy z silnika 16 za posrednictwem trzpienia 21, którego jeden koniec osadzony jest na jego wale 20, natomiast drugi wkrecony jest do otworu gwintowanego wrzeciona 4, przed obrotem trzpienia wzgledem osi wrzeciona zabezpiecza wkret kontrujacy 23, natomiast wzgledem osi walu silnika wkret ustalajacy 22. Silnik przytwierdzony jest do plyty mocujacej 1 za pomoca polaczenia srubowego skladajacego sie ze sruby 17, podkladki 18 i nakretki 19. Zespól glowicy elektrodowej stanowi uniwersalna przystawke przymocowywana do ruchomej ko- lumny (pinioli) 25 obrabiarki do obróbki elektroerozyjnej. W czasie obróbki przedmiot obrabiany wykonany z materialów trudno obrabialnych, takich jak wegliki spiekane, stellity, stal hartowana, stopy AlNiCo, lub kompozyty ceramiczne na bazie spoiw metalowych, mocowany jest na stole 28 obrabiarki przy pomocy lap mocujacych 27 lub innego oprzy- rzadowania mocujacego dostosowanego do ksztaltu przedmiotu i pozostaje nieruchomy w trakcie obróbki. Do wrzeciona 4 w formie tulei doprowadzony jest prad elektryczny, z zewnetrznego zródla zasi- lania (generatora impulsów) stanowiacego zespól obrabiarki, nie pokazanego na rysunku, za posred- nictwem kolektora 5 i szczotki miedziografitowej lub grafitowej 8, do której podawane jest napiecie zasilajace za posrednictwem krócca 10. Wraz z postepem procesu obróbki, zespól glowicy, w którym zamocowana jest elektroda robocza 15, przemieszcza sie w kierunku przedmiotu obrabianego, z pred- koscia zadawana przez uklad sterowania obrabiarki, zachowujac przy tym wymagana warunkami pro- cesu szczeline robocza. Uklad elektrod – katoda w postaci elektrody roboczej 15 o zadanym ksztalcie i anoda która stanowi przedmiot obrabiany, sa zasilane ze standardowego generatora impulsów sta- nowiacego komponent skladowy obrabiarki elektroerozyjnej. W wyniku wyladowan elektrycznych po- miedzy elektrodami, którym towarzyszy lokalne gwaltowne wydzielanie ciepla, nastepuje topnienie i usuwanie mikroobjetosci obrabianego materialu. Zastosowanie ruchu obrotowego elektrody roboczej pozwala na poprawe stabilnosci procesu drazenia i zwiekszenie dokladnosci wymiarowo ksztaltowej przedmiotu obrabianego. Mozliwosc nadawania ruchu obrotowego elektrodzie roboczej pozwala na prowadzenie procesu z duza wydajnoscia przy wyzszych parametrach obróbki i zarazem umozliwia latwiejsza ewakuacje produktów erozji, istotna w przypadku elektrodrazenia gniazd o duzej smuklosci, a takze elementów wykonanych z kompozytów metalowo ceramicznych, bowiem w tym przypadku faza wzmacniajaca, w postaci ziaren ceramiki, zwykle nie ulega stopieniu i pozostaje w pierwotnej formie. Ulatwiona ewakuacja produktów erozji umozliwia prowadzenie procesu elektrodrazenia przy mniej- szych wymiarach szczeliny roboczej, co prowadzi do zwiekszenia dokladnosci odwzorowania elektrody roboczej na obrabianej powierzchni. Wrzeciono 4 napedzane jest silnikiem elektrycznym 16 za posrednictwem trzpienia 21, nadajac elektrodzie roboczej 15 ruch obrotowy. Do wrzeciona 4 doprowadzany jest prad elektryczny za posred- nictwem kolektora 5 i szczotki miedziografitowej (grafitowej) 8, przedmiot obrabiany 26 posadowiony jest na stole roboczym 28, do którego podane jest napiecie zasilajace obwód roboczy obrabiarki, sta- nowi on integralna jej czesc. Bezposredni kontakt, to jest styk elektryczny, przedmiotu obrabianego ze stolem oraz wywierany nacisk poprzez elementy oprzyrzadowania mocujacego 27 zapewnia mozliwosc doprowadzenia do niego napiecia zasilajacego. Wraz z postepem procesu elektroerozji zespól glowicy przemieszcza sie ruchem postepowym w kierunku przedmiotu obrabianego, zachowujac przy tym wy- magana warunkami procesu szczeline robocza. W wyniku wyladowan elektrycznych pomiedzy elek- troda robocza 15, a przedmiotem obrabianym 26, nastepuje topnienie i usuwanie mikroobjetosci obra- bianego materialu. Proces prowadzony jest do chwili uzyskania pozadanego wymiaru geometrycznego przedmiotu obrabianego. Podczas procesu drazenia elektroerozyjnego elektrodzie roboczej, w sposób ciagly, nadawany jest ruch obrotowy, co umozliwia latwiejsza ewakuacje produktów erozji ze strefy obróbki. Proces elek- troerozji prowadzony jest w osrodku miedzyelektrodowym – cieczy roboczej, niezbednym do prawidlo- wego przebiegu drazenia, zwykle sa to pochodne weglowodorowe, takie jak nafta kosmetyczna. Nie- kiedy, w celu intensywniejszego przeplukiwania szczeliny miedzyelektrodowej, w strefe obróbki podaje sie dodatkowo ciecz robocza, przy pomocy standardowych dysz, nie pokazanych na rysunku. Wartosci przykladowych zakresów podstawowych parametrów procesu obróbki zestawiono w tabeli: PL