RO126546B1 - Maşină pentru realizarea orificiilor cu secţiunea transversală circulară prin eroziune complexă, electrică şi electrochimică - Google Patents

Description

Prezenta invenție se referă la o mașină destinată realizării orificiilor cu secțiune transversală circulară, prin eroziune complexă, electrică și electrochimică.

Sunt cunoscute mașini pentru prelucrare prin eroziune electrică, în cazul cărora, electrodul - sculă se fixează într-un dispozitiv de tip mandrină și realizează o apropiere de semifabricat, până în momentul în care are loc străpungerea rezistenței electrice a lichidului dielectric, ca urmare a conectării electrodului-sculă și a semifabricatului la polii unui generator de impulsuri, și inițierea, în acest fel, a unui proces de electroeroziune. Mașina de prelucrat prin electroeroziune trebuie să asigure condiții de avansare treptată a electrodului - sculă în lungul axei sale, în vederea realizării, în semifabricat, a unui orificiu cu o anumită adâncime. Această mașină prezintă dezavantajul de a nu putea lucra în condițiile unei prelucrări prin eroziune complexă, electrică și electrochimică, cu folosirea unui electrolit pasivant, în cazul căruia, sunt necesare o mișcare relativă și o apăsare relativă periodică între electrodul-sculă și semifabricat, pentru ruperea peliculei pasivante, apărută pe suprafața semifabricatului.

Documentul RO a 2007 00889 dezvăluie un dispozitiv pentru realizarea orificiilor cu secțiune transversală circulară, prin eroziune complexă, electrică și electrochimică, cuprinzând un electrod-sculă fixat într-o mandrină, ce asigură o prelevare treptată de material dintr-un semifabricat din material electroconductor, ca urmare a unei mișcări de avans verticale, executată de către semifabricat spre electrodul-sculă sau de către electrodul-sculă spre semifabricat, semifabricatul fiind fixatîn interiorul unei cuve metalice, aceasta din urmă fiind conectată la polul pozitiv al unei surse de curent continuu (eventual pulsator) și amplasată pe o masă, în interiorul cuvei fiind introdus un lichid de lucru de tip semidielectric (soluție apoasă de silicat de sodiu). Pentru evacuarea produselor generate de procesul electroeroziv ca urmare a reacțiilor chimice între lichidul de tip semidielectric și materialul semifabricatului, precum și pentru ruperea efectivă a contactului dintre electrodul-sculă și semifabricat, electrodul-sculă este antrenat în mișcare de rotație de la un motor electric, prin intermediul unei transmisii cu curele, iar masa menționată este susținută de un arc a cărui comprimare asigură forța de apăsare a semifabricatului pe suprafața frontală a electrodului-sculă.

Problema pe care o rezolvă invenția este aceea a antrenării electrodului-sculă în așa manieră, încât să realizeze un contact periodic între electrodul-sculă rotitor și un semifabricat, contact necesar pentru subțierea și ruperea, numai în dreptul orificiului de obținut, a peliculei pasivante, formată pe semifabricat, ca urmare a utilizării unui lichid de lucru de tip electrolit pasivant.

Mașina pentru realizarea orificiilorcu secțiune transversală circulară, prin eroziune complexă, electrică și electrochimică, cuprinzând un electrod-sculă fixat într-o mandrină și antrenat simultan într-o mișcare de rotație și de avans verticală, pentru prelevarea treptată de material dintr-un semifabricat, semifabricatul fiind fixatîn interiorul unui recipient în care este introdus un electrolit pasivant, conform invenției, înlătură dezavantajele de mai sus, prin aceea că mișcarea de rotație a electrodului-sculă este asigurată de un motoreductor al cărui arbore de ieșire are și posibilitatea realizării unei deplasări axiale, simultan cu mișcarea de rotație a electrodului-sculă, deplasarea axială a arborelui de ieșire contribuind la acționarea unui microîntrerupător electric, inclus în circuitul electric al unui bloc de comandă al unui servomotor, după un interval prestabilit al perioadei de contact între electrozi, având loc întreruperea circuitului de realizare a mișcării rectilinii de avans de lucru, realizată de către o sanie de susținere a electrodului sculă.

într-o formă de realizare a invenției, sania poate fi retrasă pe o anumită distanță, pentru pătrunderea unei noi cantități de electrolit în zona de prelucrare și asigurarea, în acest fel, a condițiilor de lucru pentru reluarea procesului de dizolvare electrochimică în zona în care descărcările electrice sau rotirea electrodului-sculă în contact cu un semifabricat au contribuit la subțierea și la înlăturarea peliculei pasivante.

RO 126546 Β1 în plus, conform invenției, pentru poziționarea grosieră a săniei, înainte de începerea 1 prelucrării, în apropierea semifabricatului, sania este prevăzută cu un element de cuplare, ce se poate deplasa într-un orificiu cilindric, prevăzut în sanie, element de cuplare în care sunt 3 practicate niște degajări ovalizate, ce prezintă laturi filetate, de îmbinare cu un șurub conducător, pentru acționarea săniei și, respectiv, cu o tijă filetată, pentru acționarea cursorului unui 5 potențiometru liniar, elementul special de cuplare fiind apăsat, la nivelul laturilor filetate ale degajărilor ovalizate, pe șurubul conducător și, respectiv, pe tija filetată, sub acțiunea unui arc, 7 la apăsarea manuală a elementului de cuplare, devenind posibilă întreruperea contactului între elementul special de cuplare și șurubul conducător și, respectiv, tija filetată, și deplasarea liberă 9 a săniei pe verticală, în lungul unei coloane de ghidare, aflată la celălalt capăt al săniei.

Se dă, mai jos, un exemplu de aplicare a invenției, în legătură cu fig. 1,2, 3, 4 și 5, care 11 reprezintă:

- fig. 1, o vedere simplificată din față a mașinii;13

- fig. 2, o vedere simplificată din lateral a mașinii;

- fig. 3, o reprezentare a modului de acționare a diverselor componente ale mașinii;15

- fig. 4, un detaliu cu ruptură la nivelul zonei de îmbinare între un element special de cuplare și un șurub conducător, respectiv, o tijă filetată;17

- fig. 5, o vedere a modului de amplasare, pe două suporturi, a unei cale paralelipipedice, pentru evaluarea uzurii axiale a electrodului-sculă.19

Mașina conform invenției folosește o placă de bază 7, pe care s-au fixat, cu șuruburi, două elemente suport 2 și 3, cu profil în forma literei L. între cele două elemente suport 2 și 3,21 a fost plasată, mai întâi, o coloană de ghidare 4, pe care se poate deplasa vertical o sanie 5, din material izolator. Pentru micșorarea forțelor de frecare, la deplasarea săniei 5 pe coloana 23 4, s-au folosit rulmenți liniari.

La celălalt capăt, sania 5 se sprijină pe un șurub conducător 6, dispus într-o poziție para- 25 lelă cu coloana de ghidare 4. Șurubul conducător 6 este antrenat în mișcare de rotație de către un servomotor 7, amplasat pe elementul suport 2. 27

La partea inferioară a săniei 5, s-a fixat, cu șuruburi, un element cornier 8, pentru susținerea unui motoreductor 9, destinat antrenării în mișcare de rotație a unei mandrine 10, folosită 29 pentru orientarea și fixarea unui electrod-sculă 11.

Pentru comanda servomotorului 7, se utilizează un circuit integrat, amplificator, operațio- 31 nai, de putere, de tip dual, în punte.

Tensiunea de alimentare a servomotorului 7 este dependentă de tensiunea de comandă 33 și de tensiunea corespunzătoare unei anumite poziții a unui cursor al unui potențiometru liniar 12, solidarizat cu suportul 3. 35

Dacă tensiunea de comandă este egală cu tensiunea corespunzătoare unei anumite poziții a cursorului potențiometrului liniar 12, tensiunea de alimentare a servomotorului 7 este 37 nulă.

Arborele servomotorului 7 se va roti pentru deplasarea săniei în sensul micșorării până 39 la zero a diferenței dintre tensiunea de comandă și tensiunea de alimentare a servomotorului.

Modificarea turației motoreductorului 9 ar putea fi posibilă prin modificarea comandată 41 a tensiunii de alimentare a motorului din componența motoreductorului 9.

Pe un arbore de ieșire 13, din motoreductorul 9, s-a montat mandrina 10, cu bucșă elas- 43 tică, necesară pentru fixarea electrodului-sculă 11.

Mandrina 10 s-a realizat din alamă și prezintă un canal circular în care poate aluneca 45 peria unui subsistem inel colector-perie, cu o construcție cunoscută, pentru conectarea electrodului sculă 11 în circuitul sursei de alimentare cu energie a zonei de prelucrare. 47

RO 126546 Β1

Motoreductorul 9 a fost amplasat pe elementul cornier 8, prin intermediul unor bucșe distanțiere din material izolator, pentru a se evita apariția unor diferențe de potențial între componentele motoreductorului 9 și arborele de ieșire 13.

Acest arbore de ieșire 13 poate fi deplasat axial, pe o lungime relativ mică, în interiorul motoreductorului 9, ceea ce permite ca, în momentul în care forța exercitată asupra acestuia depășește o anumită valoare, arborele de ieșire 13 să se deplaseze axial și să acționeze asupra unui microîntrerupător de precizie 14, ce va întrerupe circuitul de alimentare cu energie electrică a motoreductorului 9, utilizat pentru deplasarea pe verticală a săniei 5. Microîntrerupătorul de precizie 14 poate fi utilizat, de asemenea, pentru măsurarea periodică a lungimii în consolă a electrodului-sculă 11 și pentru urmărirea, ca atare, a evoluției uzurii acestuia. La efectuarea operațiilor de măsurare a lungimii în consolă a electrodului sculă 11, arborele de ieșire al motoreductorului 9 nu trebuie să se rotească.

Cursorul potențiometrului liniar 12 este deplasat cu ajutorul unei piese paralelipipedice 15, din material izolator, solidarizată, la rândul ei, cu o tijă filetată 16. Celălalt capăt al tijei filetate 16 este asamblat cu sania 5, prin intermediul unui element special de cuplare 17.

Deplasarea cursorului potențiometrului liniar 12 permite modificarea diferenței de potențial între 0 și o anumită valoare, unei anumite deplasări a cursorului corespunzându-i o anumită variație a tensiunii (lungimea maximă a deplasării cursorului potențiometrului liniar 12 fiind cunoscută de la început).

Poziția săniei 5, identificată de către cursorul potențiometrului liniar 12 (care constituie, în acest caz, un traductor potențiometric de poziție), corespunde unei valori a tensiunii între anumite limite; această poziție este urmărită prin intermediul unei plăci de achiziție de date 18 și al unui calculator, la care placa de achiziție de date 18 este conectată.

înregistrarea valorilor corespunzătoare pozițiilor săniei 5 are loc la intervale de timp anterior stabilite.

O deplasare relativ comodă a săniei 5, pe direcție verticală, pentru poziționare grosieră, este posibilă prin apăsarea elementului special de cuplare 17. într-o asemenea situație, existența unor degajări ovalizate a și b, prevăzute cu câte un perete lateral filetat, în elementul special de cuplare 17, permite desprinderea/ieșirea din îmbinările filetate, existente între sania 5 și șurubul conducător 6, respectiv, tija filetată 16, pentru deplasarea liberă pe verticală a săniei 5. Un eventual joc al tijei filetate 16 în elementul special de cuplare 17 este preluat de un arc (nefigurat).

La lăsarea liberă a elementului special de cuplare 17, acesta este împins orizontal de către un arc 19, revenindu-se la asigurarea condițiilor de contact între elementele îmbinărilor filetate și având loc preluarea jocurilor dintre acestea. Limitarea cursei maxime realizabilă de către sania 5 a devenit posibilă prin utilizarea unor limitatori electrici de cursă 20 și 21, amplasați: unul pe elementul suport 3 și celălalt la partea superioară a potențiometrului 12. Acționarea limitatorilor electrici de cursă 20 și 21, de către piesa paralelipipedică 15, determină întreruperea alimentării cu curent electric a servomotorului 7, de curent continuu, pentru deplasarea verticală a săniei 5.

Pentru desfășurarea procesului de găurire prin eroziune electrică și electrochimică, se aplică, electrodului-sculă 11 și unui semifabricat 22, o diferență de potențial de 30...50 V. Valoarea acestei tensiuni este preluată de o intrare analogică a plăcii de achiziție de date 18, fiind folosit un divizor rezistiv, astfel încât valoarea tensiunii rezultate să se încadreze de asemenea în domeniul de lucru al plăcii de achiziție de date 18 (0...5 V). Urmărirea variației curentului din circuitul de alimentare cu energie electrică a electrodului-sculă 11 și a semifabricatului 22 are loc prin intermediul căderii de tensiune apărută la bornele unei rezistențe de valoare scăzută.

RO 126546 Β1

Comanda pentru deplasarea săniei 5 are loc printr-o ieșire analogică a plăcii de achiziție 1 de date 18, ieșire corespunzătoare domeniului 0...4 V. Alte două ieșiri digitale ale plăcii de achiziție de date 18 sunt folosite pentru punerea sub tensiune a electrodului-sculă 11 și a semi- 3 fabricatului 22 și, respectiv, pentru alimentarea motoreductorului 9, prin intermediul unor surse adecvate de energie electrică. 5

Placa de susținere 1 este sudată la o placă orizontală 24, pe care se amplasează o masă portsemifabricat 25. Pe această masă portsemifabricat 25, urmează a se dispune un 7 recipient 26, cu electrolit pasivant, și, respectiv, o piesă 27, de fixare a semifabricatului 22.

Pentru utilizarea mașinii de găurit prin eroziune complexă, electrică și electrochimică, 9 într-o primă fază, prin apăsarea elementului special de cuplare 17, devine posibilă ridicarea săniei 5 în poziția maximă superioară. în această poziție, poate fi montat electrodul-sculă 11 în 11 mandrina 10, folosindu-se o bucșă elastică adecvată. Prin apăsarea elementului special de cuplare 17 și prin deplasarea săniei 5, se aduce electrodul-sculă 11 în apropierea semifabri- 13 catului 22.

Pentru măsurarea uzurii electrodului sculă 11, se pot dispune pe două suporturi fixe 28 15 și 29, amplasate lângă recipientul 26, cu electrolit pasivant, o cală paralelipipedică 30, de înălțime cunoscută, și prin alimentarea servomotorului 7, se coboară sania 5 cu electrodul-sculă 17 11, până când electrodul-sculă 11 ia contact cu cala paralelipipedică 30. Cu ajutorul unui calculator electronic la care se conectează placa de achiziție de date 18 și al unui soft adecvat, 19 se citește informația corespunzătoare poziției pe verticală a săniei 8. Se ridică apoi, în mod comandat, sania 5, se înlătură cala paralelipipedică 30 de pe suporturile 28 și 29, aflate în reci- 21 pientul 26, cu electrolit pasivant și se realizează o prelucrare cu o durată prestabilită. Ulterior, pentru a fi posibilă evaluarea uzurii electrodului-sculă 11, ca urmare a desfășurării procesului 23 de găurire prin eroziune complexă, electrică și electrochimică, se ridică din nou electrodul sculă 11, se reașază cala paralelipipedică 30 pe suporturile 28 și 29, alăturate recipientului 25, cu 25 electrolit pasivant și se readuce electrodul-sculă 11 în contact cu cala paralelipipedică 30, citindu-se pe calculator informația corespunzătoare noii poziții a săniei 5. Diferența dintre două 27 citiri consecutive, corespunzătoare poziției săniei 5, oferă o informație asupra uzurii înregistrate de către electrodul-sculă 11. 29

Toate mișcările necesare procesului de prelucrare sau unor activități de reglare a poziției electrodului-sculă 11 pot fi comandate cu ajutorul unui calculator electronic, prin intermediul 31 plăcii de achiziție de date 18 și al unui soft adecvat.

Placa de achiziții dedate 18, la care se conectează, prin intermediul unui blocdeconexi- 33 uni, diversele componente electrice și electronice ale sistemului de prelucrare, vor permite comanda, monitorizarea și optimizarea prin calculator, cu ajutorul softului utilizat, a mișcărilor 35 necesare procesului de prelucrare prin eroziune complexă, electrică și electrochimică, și, respectiv, de măsurare a unor parametri specifici prelucrării.37

Mașina pentru obținerea orificiilor de mici dimensiuni prin eroziune complexă, electrică și electrochimică, conform invenției, prezintă următoarele avantaje:39

- construcție simplă și robustă;

- cost redus;41

- posibilitatea simplă de poziționare inițială a electrodului-sculă în apropierea suprafeței semifabricatului;43

- posibilitatea de înregistrare a variației unora dintre mărimile ce caracterizează procesul.

Claims (3)

Revendicări

1. Mașină pentru realizarea orificiilor cu secțiune transversală circulară, prin eroziune complexă, electrică și electrochimică, cuprinzând un electrod-sculă (11) fixat într-o mandrină (10) și antrenat simultan într-o mișcare de rotație și de avans verticală, pentru prelevarea treptată de material dintr-un semifabricat (22), semifabricatul (22) fiind fixat în interiorul unui recipient (25) în care este introdus un electrolit pasivant, caracterizată prin aceea că mișcarea de rotație a electrodului-sculă (11) este asigurată de un motoreductor (9) al cărui arbore de ieșire (13) are și posibilitatea realizării unei deplasări axiale, simultan cu mișcarea de rotație a electrodului-sculă (11), deplasarea axială a arborelui de ieșire (13) contribuind la acționarea unui microîntrerupător electric (14), inclus în circuitul electric al unui bloc de comandă al unui servomotor (7), după un interval prestabilit al perioadei de contact între electrozi, având loc întreruperea circuitului de realizare a mișcării rectilinii de avans de lucru, realizată de către o sanie (5) de susținere a electrodului-sculă (11).

2. Mașină conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că sania (5) poate fi retrasă pe o anumită distanță, pentru pătrunderea unei noi cantități de electrolit în zona de prelucrare și asigurarea, în acest fel, a condițiilor de lucru pentru reluarea procesului de dizolvare electrochimică, în zona în care descărcările electrice sau rotirea electrodului-sculă (11) în contact cu un semifabricat (21) au contribuit la subțierea și la înlăturarea peliculei pasivante.

3. Mașină conform revendicării 1 sau 2, caracterizată prin aceea că, pentru poziționarea grosieră a săniei (5), înainte de începerea prelucrării, în apropierea semifabricatului (21), sania (5) este prevăzută cu un element de cuplare (17), ce se poate deplasa într-un orificiu cilindric, prevăzut în sania (5), element de cuplare (17) în care sunt practicate niște degajări ovalizate (a și b), ce prezintă laturi filetate, de îmbinare cu un șurub conducător (6), pentru acționarea săniei (5), și, respectiv, cu o tijă filetată (4), pentru acționarea cursorului unui potențiometru liniar (12), elementul special de cuplare (17) fiind apăsat, la nivelul laturilor filetate ale degajărilor ovalizate (a și b), pe șurubul conducător (6) și, respectiv, pe tija filetată (16), sub acțiunea unui arc (19), la apăsarea manuală a elementului de cuplare (17), devenind posibilă întreruperea contactului între elementul special de cuplare (17) și șurubul conducător (6) și, respectiv, tija filetată (16), și deplasarea liberă a săniei (5) pe verticală, în lungul unei coloane de ghidare (4), aflată la celălalt capăt al săniei (5).