RO130680A0

RO130680A0 - Echipament pentru prelucrarea simultană a structurilor de găuri şi microgăuri prin electroeroziune asistată de ultrasunete

Info

Publication number: RO130680A0
Application number: ROA201500529A
Authority: RO
Inventors: Niculae-Ion Marinescu; Liviu-Daniel Ghiculescu; Cojocariu Ovidiu Dorin Alupei; Nicoleta Luminiţa Căruţaşu
Original assignee: Universitatea Politehnica Din Bucureşti
Priority date: 2015-07-23
Filing date: 2015-07-23
Publication date: 2015-11-27
Also published as: RO130680B1

Abstract

Invenţia se referă la un echipament pentru prelucrarea simultană a structurilor de găuri şi microgăuri, prin electroeroziune asistată de ultrasunete, care se montează pe capul de lucru al unei maşini de prelucrare prin electroeroziune volumică. Echipamentul conform invenţiei are în componenţă o placă (1) superioară cu canale în formă de T, pe care se asamblează în diferite poziţii, în funcţie de dispunerea găurilor sau microgăurilor prelucrate simultan, mai multe module (9) de prelucrare prin electroeroziune a găurilor şi microgăurilor, şi care au o flanşă (35) intermediară, staţionară, ce prezintă un ştuţ (36) lateral, prin care se face injecţia lichidului dielectric prin nişte canale (35a, 33a şi 13a) axiale, şi care au în capăt nişte electrozi-sculă (13 şi 42) tubulari, pentru găuri, şi filiformi, sau, respectiv, tubulari, pentru microgăuri, care execută mişcări de avans şi retragere, şi o mişcare de rotaţie în jurul axei proprii, şi care preiau mişcarea de rotaţie de la un motoreductor (6) poziţionat pe o placă (4) verticală laterală, prevăzută cu nişte găuri (4a şi 4b) ovale, care permit modificarea poziţiei verticale a motoreductorului (6) în funcţie de lungimea modulelor (9), şi care transmite mişcarea de rotaţie printr-o curea (8) dinţată, tensionată cu un întinzător (10) poziţionat pe canalele (1a) în formă de T, la nişte roţi (9a) dinţate, un modul (11) de activare ultrasonică, pe care se asamblează, la partea sa inferioară, nişte discuri (12) cu dimensiuni diferite, care vibrează cu frecvenţă ultrasonică, astfel încât periferia discului (12), constituind un antinod, să oscileze cu amplitudine maximă în apropierea electrozilor-sculă (13 sau 42).

Description

Echipament pentru prelucrarea simultană a structurilor de găuri și microgăuri prin elActrnem7innA gsiștptft de ultrasunete, solicitant Universitatea „Politehnica'’ din București îOFICIUL oe stat pentru imventh s, _mărc,î j 4^γθΓθτ£ de brevet de invenție ί

........i

LPata depozit......j

Invenția se referă la un echipament de prelucrare simultană a structurilor de găuri și microgăuri prin electroeroziune asistată de ultrasunete, care se poate monta pe o mașină de prelucrare prin electroeroziune volumică.

Sunt cunoscute echipamentele de prelucrare prin electroeroziune a găurilor și microgăurilor cu ajutorul unor electrozi-sculă sub formă cilindrică, care execută o mișcare de avans sau retragere pe direcția axei găurilor sau micro-găurilor și al căror diametru este egal cu diametrul găurii minus valoarea interstițiului lateral de prelucrare. în cazul găurilor cu raport mare între lungimea găurii și diamentrul acestuia (mai mare decât 10) și al microgăurilor, instabilitatea procesului de prelucrare este ridicată datorită frecventelor fenomene de scurt-circuit între electrodul-sculă și piesă ca urmare a interstițiului lateral de prelucrare de lungime mare sau valoare redusă. Prelucrarea simultană a mai multor găuri sau micro-găuri cu scule montate pe același dispozitiv de prelucrare (cap de lucru) accentuează instabilitatea procesului de prelucrare deoarece crește probabilitatea de producere a scurt-circuitului între electrozii-sculă și piesa prelucrată. în cazul unui scurtcircuit între un singur electrod-sculă și suprafața prelucrată, este necesară retragerea capului de lucru și implicit a tuturor sculelor montate pe acesta, scăzând astfel productivitatea.

Este cunoscută de asemenea, prelucrarea prin electroeroziune simultană a microgăurilor asistată de ultrasunete, prin vibrația pe direcția axei micro-găurilor a mai multor electrozi-sculă asamblați pe același lanț ultrasonic alimentat de la un generator de ultrasunete. Deși vibrația ultrasonică a sculelor facilitează evacuarea particulelor prelevate din interstițiul de prelucrare și crește productivitatea, prinderea electrozilor-sculă pe lanțul ultrasonic este dificilă. De asemenea, amplitudinea vibrațiilor este limitată de mărimea interstițiului dintre sculă și suprafața prelucrată și implicit, este limitată presiunea generată de ultrasunete în interstițiul de prelucrare.

Dezavantajele soluțiilor menționate anterior constau în:

- productivitate redusă la prelucrarea succesivă a găurilor sau microgăuriior;

- productivitate redusă la prelucrarea simultană a găurilor sau microgăurilor datorită creșterii frecvenței fenomenelor de scurt-circuit dintre electrozii-sculă și piesă și în consecință, creșterii numărului de retrageri repetate ale capului de lucru în timpul prelucrării:

- spălare ineficientă cu lichid dielectric a zonei de lucru la prelucrarea microgăurilor datorită interstițiului de prelucrare îngust, particulele prelevate se interpun între sculă și piesă și ca urmare, produc fenomene de scurt-circuit, scăzând precizia și calitatea suprafeței prelucrate:

- la prelucrarea simultană a microgăurilor asistată de ultrasunete, folosind mai mulți electrozi-sculă, construcția lanțului ultrasonic este complicată, realizarea condiției de rezonanță este dificilă și costurile sunt mari:

- amplitudinea vibrației cu frecvență ultrasonică a sculelor este limitată de mărimea interstițiului, evitându-se scurt-circuitul dintre acestea și suprafața prelucrată, ceea ce reduce presiune ultrasonică generată în interstițiul de prelucrare.

Problema tehnică pe care o rezolvă invenția constă în prelucrarea simultană cu productivitate ridicată a unor găuri și microgăuri dispuse în diferite poziții pe suprafața frontală a semifabricatului, spălare eficientă cu lichid dielectric a interstițiului de prelucrare, calitate ridicată a suprafeței prelucrate și reglarea perpendicularității axelor electrozilor-sculă în raport cu suprafața frontală a semifabricatului.

Echipamentul de prelucrare simultană a structurilor de găuri și microgăuri prin electroeroziune asistată de ultrasunete, conform invenției rezolvă problema tehnică menționată prin aceea că:

Echipament pentru prelucrarea simultană a structurilor de găuri și microgăuri prin eiectroeroziune asistată de ultrasunete, solicitant Universitatea „Politehnica” din București ¢-2015-- 00529' 2 3 -07- 2015

- crește calitatea suprafeței prelucrate prin eiectroeroziune datorită mișcării de rotație a electrodului-sculă în interiorul alezajului prelucrat; aceasta asigură o dispersie a energiei descărcării pe suprafață prelucrată, precum și uniformizarea circulației lichidului dielectric în interstițiul de prelucrare;

- injecția lichidului dielectric la prelucrarea simultană a găurilor se face prin interiorul electrozilor-sculă, montați fiecare pe un modul care are prevăzut un orificiu axial de spălare, coaxial cu acela din interiorul electrodului-sculă;

- crește substanțial productivitatea prin prelucrarea electroerozivă simultană a găurilor și microgăurilor și asistarea prelucrării cu vibrația ultrasonică a unui disc a cărui extremitate se află în proximitatea zonei de lucru și care extremitate constituie un punct antinodal (ventru) care oscilează cu amplitudine maximă;

- amplitudinea de oscilație nu este limitată de mărimea interstițiului de prelucrare, mișcare oscilatorie producându-se în afara interstițiului de prelucrare, generându-se astfel presiune acustică foarte ridicată datorită cavitației ultrasonice;

- cavitația ultrasonică produsă în zona de lucru permite prelevarea suplimentară de material din semifabricat aflat în stare lichidă sau solidă;

- îmbunătățește spălarea în zona de lucru la prelucrarea simultană a microgăurilor prin plasarea în proximitate a discului care vibrează cu frecvență ultrasonică și care creează o presiune acustică de valoare mare, care facilitează evacuarea particulelor prelevate din interstițiul de prelucrare.

Echipamentul pentru prelucrarea simultană a structurilor de găuri și microgăuri prin eiectroeroziune asistată de ultrasunete prezintă următoarele avantaje:

- crește productivitatea prin prelucrarea simultană a găurilor și microgăurilor;

- crește calitatea suprafeței prelucrate a găurilor și microgăurilor datorită mișcării rotative a electrozilor-sculă; aceasta produce uniformizarea curgerii lichidului dielectric în interstițiul de prelucrare și disiparea energiei descărcării pe suprafață mai mare:

- prelucrarea unor găuri și microgăuri având axe cu dispunere diferită prin utilizarea unor module de lucru, care conțin electrozii-sculă și care se pot monta în poziții diferite pe capul de lucru:

- crește productivitatea prin asistarea cu ultrasunete care asigură prelevare suplimentară de material;

- construcția simplă a lanțului ultrasonic de activare, care nu conține electrodul-sculă:

- vibrație cu amplitudine mare a discului aflat la capătul lanțului ultrasonic, care nu este limitată de mărimea interstițiului de prelucrare; se produce astfel o presiune acustică ridicată în proximitatea zonei de lucru prin cavitație indusă ultrasonic;

- permite spălarea eficientă a interstițiilor de prelucrare prin efectul produs de cavitația ultrasonică;

- asigură reglarea perpendicularității electrozilor-sculă pe suprafața frontală a semifabricatului și conservarea acesteia, utilizând suprafețe sferice conjugate pentru ajustarea poziției, șuruburi și arcuri.

Se dă în continuare un exemplu de realizare a invenției în legătură cu figurile 1, 2, 3.

4. care reprezintă:

Figura 1, ansamblul echipamentului pentru prelucrarea simultană a structurilor de găuri și microgăuri prin eiectroeroziune asistată de ultrasunete;

Figura 2, modulul pentru activare ultrasonică a prelucrării; Figura 3, modulul de prelucrare prin eiectroeroziune a găurilor;

- Figura 4, modulul de prelucrare prin eiectroeroziune a microgăurilor

Echipamentul de prelucrare simultană a structurilor de găuri și microgăuri prin eiectroeroziune asistată de ultrasunete - figura 1 - este compus din. placa 1 cu canale T 1a, care este montată pe capul de lucru al mașinii de eiectroeroziune, care se prelungește cu o

Ο 1 5 - - 00529Echipament pentru prelucrarea simultană a structurilor de găuri și microgăuri prin electroeroziu

răsunete.

solicitant Universitatea „Politehnica’’ din București placă orizontală 2, care se sprijină pe placa 3 (asamblată pe placa 1), pe care este asamblată placa laterală 4, care este asamblată cu șuruburi (nefigurate) în diferite poziții prin deplasare pe verticală permisă de găurile ovale 4a; pe placa 4 este asamblat suportul 5, în diferite poziții în funcție de lungimile modulelor de lucru utilizate, cu ajutorul găurilor ovale 4b; motoreductorul 6 prins pe suportul 5 transmite mișcarea de rotație la roata dințată 7; cureaua dințată 8 care transmite mișcarea de rotație 9b la modulele de prelucrare prin electroeroziune 9, care au prevăzute roțile dințate 9a; modulul întinzător 10 care poate fi prins în diferite poziții pe placa 1 prin delăsare pe canalele T 1a pentru tensionarea corespunzătoare a curelei de transmisie 8; modulul 11 de activare cu ultrasunete a prelucrării prin electroeroziune cu ajutorul unui disc 12 care are mișcare 12a de oscilație cu frecvență ultrasonică, grosimea și diametrul discului, fâcându-l să vibreze cu amplitudine maximă la periferie, aceasta consituind un antinod (ventru), în apropierea electrozilor-sculă 13 care execută mișcarea de rotație 9b dar și mișcarea de avans sau retragere 13a, dată de capul de lucru al mașinii de electroeroziune pe care este asamblat echipamentul; modulele 9 se pot asambla în diverse poziții prin deplasările 9c și 9d pe canalele T 1a în funcție de dispunerea axelor găurilor de prelucrat prin electroeroziune.

Modulul 11 pentru activare ultrasonică a prelucrării - figura 2 - este compus din: discul 12 care vibrează cu frecvență ultrasonică - utilizându-se discuri de dimensiuni diferite în funcție de poziția găurilor și microgăurilor de prelucrat - asamblat cu șurubul 14 la capătul concentratorului 15; periferia discului 12 constituie un antinod (ventru), amplitudinea oscilației fiind maximă în apropierea electrodului-sculă 13 (v. fig. 1) și implicit, presiunea ultrasonică creată; bucșa radiantă 17, asamblată cu concentratorul 15 prin prezonul 16; discurile piezoceramice 19, flanșa nodală 20, bucșa reflectantă 21, toate asamblate cu prestrângere cu șurubul 18; lanțul ultrasonic format din componentele modulului menționate anterior este asamblat cu tijele filetate 22 cu flanșa nodală 20 prin găurile filetate 20a și piulițele de asigurare 23; tijele 22 sunt asamblate prin filetare pe flanșa intermediară 24, care este prinsă cu șuruburile 25 de flanșa superioară 26; arcurile 27 asigură contactul între flanșele 24 și 26, care se realizează pe suprafețele sferice conjugate 24a și 26a, aparținând celor doua flanse; șurubul 28 cu cap T prin care se asamblează modulul pe placa 1, asigurat prin strângere cu cu ajutorul profilului hexagonal 26b.

Modulul 9 de prelucrare prin electroeroziune a găurilor - figura 3 - este compus din: electrodul-sculă tubular 13 care este montat prin autoblocare pe suprafața conică 30a a bucșei rotative 30, folosind suprafața conică 30a și demontat cu șurubul radial 29; rulmenții 31, montați pe bucșa 30, care asigură mișcarea de rotație în jurul axei electrodului-sculă, transmisă de roata dințată 9a; bucșa staționară 32, asamblată pe flanșa staționară inferioară 33 și asigurată cu șurubul radial 34; flanșa staționară intermediară 35, asamblată cu flanșa inferioară 33, asigurată cu șurub radial similar 34 (nereprezentat în aceste secțiuni/vederi); ștuțul 36 de alimentare cu lichid dielectric, care este introdus prin injecție în interstițiul de prelucrare, prin orificiile axiale 35a, 33a și 13a; flanșa superioară 37, care este prinsă cu șuruburile 39 de flanșa intermediară 35. având contact cu aceasta pe suprafețele sferice conjugate 35b și 37a, asigurat de arcurile 40; șurubul 41 cu cap T pentru prinderea modulului pe placa 1, asigurat prin strângere cu ajutorul profilului hexagonal 37b.

Modulul de prelucrare prin electroeroziune a microgăurilor - figura 4 - este compus din: electrodul-sculă filiform sau tubular 42, prins cu bucșa elastică 43; piulița 44, randalinată pe suprafața exterioară, cu care se strânge bucșa elastică 43 prin înfiletare pe bucșa 44, bucșa 44 care este montată prin autoblocare folosind suprafeța conică 44a pe bucșa 30 și demontată cu un șurub radial 45. în rest, celelalte elemente componente sunt aceleași ca la modulul anterior (v. fig. 3).

^- 2 0 1 5 -- 0 0 5 2 9 - / l 3 -07- 2015 Ί

Echipament pentru prelucrarea simultană a structurilor de găuri și microgăuri prin electroeroziune asistată de ultrasunete ________________solicitant Universitatea „Politehnica” din București _ ____ _ ____

Claims

1. Echipament pentru prelucrarea simultană a structurilor de găuri și microgăuri prin electroeroziune asistată de ultrasunete care se montează pe capul de lucru al unei mașini de electroeroziune caracterizat prin aceea că are în componență o placă superioară 1 cu canale T 1a pe care se asamblează în diferite poziții în funcție de dispunerea găurilor sau microgăurilor prelucrate simultan, mai multe module 9 de prelucrare prin electroeroziune a găurilor și microgăurilor, și care au o flanșă intermediară 35 staționară, care prezintă un ștuț lateral 36 prin care se face injecția lichidului dielectric prin canalele axiale 35a, 33a și 13a și care au în capăt electrozi-sculă tubulari 13 pentru găuri și filiformi sau tubulari 42 pentru microgăuri, care execută mișcări de avans și retragere și o mișcare de rotație în jurul axei proprii și care preiau mișcarea de rotație de la un motoreductor 6 poziționat pe o placă verticală laterală 4 prevăzută cu găuri ovale 4a și 4b, care permit modificarea poziției verticale a motoreductorului 6 în funcție de lungimea modulelor 9 și care transmite mișcarea de rotație printr-o curea dințată 8, tensionată cu un întinzător 10 poziționat pe canalele T 1a, la roțile dințate 9a, care angrenează cu cureaua 8, asamblate pe fiecare modul 9, un modul de activare ultrasonică 11. pe care se asamblează la partea sa inferioară discuri 12 cu dimensiuni diferite care vibrează cu frecvență ultrasonică, astfel încât periferia discului, constituind un antinod, să oscileze cu amplitudine maximă în apropierea electrozilor-sculă 13 sau 42.