RU204285U1 - Device for piercing precision holes in gaskets of cells with diamond anvils - Google Patents

Device for piercing precision holes in gaskets of cells with diamond anvils Download PDF

Info

Publication number
RU204285U1
RU204285U1 RU2020143524U RU2020143524U RU204285U1 RU 204285 U1 RU204285 U1 RU 204285U1 RU 2020143524 U RU2020143524 U RU 2020143524U RU 2020143524 U RU2020143524 U RU 2020143524U RU 204285 U1 RU204285 U1 RU 204285U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
working tool
precision
piercing
holder
vertical support
Prior art date
Application number
RU2020143524U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Артемий Геннадьевич Шмелев
Андрей Владимирович Леонтьев
Филип Роберт Хеммер
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Федеральный исследовательский центр "Казанский научный центр Российской академии наук"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Федеральный исследовательский центр "Казанский научный центр Российской академии наук" filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Федеральный исследовательский центр "Казанский научный центр Российской академии наук"
Priority to RU2020143524U priority Critical patent/RU204285U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU204285U1 publication Critical patent/RU204285U1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23HWORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H7/00Processes or apparatus applicable to both electrical discharge machining and electrochemical machining
    • B23H7/26Apparatus for moving or positioning electrode relatively to workpiece; Mounting of electrode
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23HWORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H9/00Machining specially adapted for treating particular metal objects or for obtaining special effects or results on metal objects
    • B23H9/14Making holes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)

Abstract

Предлагаемое техническое решение относится к устройству для электроэрозионного прошивания прецизионных отверстий малого размера в деталях, изготовленных из тонкого листового металла, и может быть использовано для электроэрозионного прошивания прецизионных отверстий малого диаметра широкой номенклатуры деталей, например, гаскетах ячеек с алмазными наковальнями, в микроэлектронике или изготовлении прецизионных деталей машин. Устройство содержит горизонтальную стационарную опору с закрепленной на ней вертикальной опорой, к которой перпендикулярно закреплена, регулируемая по высоте относительно вертикальной опоры, опора транслятора с расположенным на ней двухкоординатным транслятором, содержащим ориентированные относительно друг друга под углом 90° прецизионные актуаторы в виде микрометрических винтов. На двухкоординатном трансляторе расположена чаша для диэлектрической жидкости, над чашей расположен закрепленный на вертикальной опоре механизм подачи рабочего инструмента, состоящий из подсоединенного к микроконтроллеру шагового двигателя с закрепленным на нем держателем рабочего инструмента. Держатель выполнен из диэлектрического материала и имеет полый корпус с отверстием на конце для размещения рабочего инструмента, который выполнен в виде проволоки из тугоплавкого металла. Техническим результатом является упрощение конструкции устройства для расширения арсенала устройств для электроэрозионного прошивания отверстий малого размера в деталях. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.The proposed technical solution relates to a device for EDM piercing of precision holes of small size in parts made of thin sheet metal, and can be used for EDM piercing of precision small-diameter holes of a wide range of details, for example, gaskets of cells with diamond anvils, in microelectronics or the manufacture of precision machine parts. The device contains a horizontal stationary support with a vertical support fixed on it, to which it is perpendicularly fixed, adjustable in height relative to the vertical support, a translator support with a two-coordinate translator located on it, containing precision actuators oriented relative to each other at an angle of 90 ° in the form of micrometric screws. On the two-coordinate translator there is a bowl for a dielectric liquid, above the bowl there is a working tool feeding mechanism fixed on a vertical support, consisting of a stepper motor connected to a microcontroller with a working tool holder attached to it. The holder is made of a dielectric material and has a hollow body with a hole at the end for accommodating a working tool, which is made in the form of a high-melting metal wire. The technical result is to simplify the design of the device for expanding the arsenal of devices for electroerosive piercing of small-sized holes in details. 1 wp f-ly, 1 dwg.

Description

Предлагаемое техническое решение относится к электроэрозионной обработке, а именно к устройству для электроэрозионного прошивания прецизионных отверстий малого диаметра деталей, изготовленных из тонкого листового металла, и может быть использовано для электроэрозионного прошивания прецизионных отверстий малого диаметра широкой номенклатуры деталей, например, гаскетах ячеек с алмазными наковальнями, в микроэлектронике, или изготовлении прецизионных деталей машин.The proposed technical solution relates to electrical discharge machining, namely to a device for electroerosive piercing of precision small-diameter holes of parts made of thin sheet metal, and can be used for electroerosive piercing of precision small-diameter holes of a wide range of parts, for example, gaskets of cells with diamond anvils, in microelectronics, or the manufacture of precision machine parts.

В настоящее время известны прецизионные устройства для прошивания отверстий в деталях из тонкого листового металла, которые достигают высокой точности за счет особых устройств позиционирования деталей (SU865588A1, EP1184123A1) и подачи электрода-проволоки (SU379352 A1), либо за счет использования дополнительных воздействий ультразвуком или вибрацией (RU2522864C2, US20130248495A1). Как правило, они предназначены для широкого диапазона размеров обрабатываемых деталей и отверстий (SU486887A1), что влечет за собой особые требования системе позиционирования детали и системе подачи электрода, и приводит к высокой сложности конструкции в целом и ее удорожанию. At present, precision devices for piercing holes in thin sheet metal parts are known, which achieve high accuracy due to special devices for positioning parts (SU865588A1, EP1184123A1) and feeding a wire electrode (SU379352 A1), or through the use of additional effects of ultrasound or vibration (RU2522864C2, US20130248495A1). Typically they are designed for a wide range of workpiece and hole sizes (SU486887A1), which entails special requirements for the workpiece positioning system and electrode delivery system, and leads to a high complexity and costly design.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является система микроэрозионной обработки металлических деталей, в том числе гаскет, - устройство Microelectricdischarge machining system (model #MEDM01) производства Hylozoic products (Seattle, Washington, США), (http://geoweb.princeton.edu/archival/duffy/private/-EDM_3-2-09.pdf, документ PDF создан 22.07.2010), выбранное заявителем в качестве прототипа. Устройство подразумевает контроль процесса сверления с помощью оптического микроскопа, зафиксированного на стационарной опоре (Stationary base plate). Стационарная опора устанавливается на резиновые ножки (rubber foot) для предотвращения скольжения и электрической изоляции. Само устройство вращается на поворотной платформе (Rotating base plate) на угол ±45° относительно стационарной опоры вокруг поворотного болта (Base plate pivot bolt) на подшипнике (Base plate bearing pad). Это позволяет визуально контролировать процесс с разных сторон, поворачивая устройство относительно микроскопа. Устройство прикрепляется к поворотной платформе с помощью двух вертикальных фиксированных опор (Main column), на которых установлен верхний корпус (Upper housing) со смонтированными в нем рабочими частями устройства. Рабочий инструмент (электрод, tool) закрепляется в держателе инструмента (tool holder), который крепится к верхнему корпусу с помощью штока (tool rod). К штоку в верхнем корпусе прикреплены высоковольтные провода, оптический энкодер и сервопривод, последний позволяет точно перемещать инструмент по высоте. Инструмент закрепляется в держателе перед помещением в установку, с помощью вспомогательного приспособления.The closest to the proposed technical solution is a system for microerosive machining of metal parts, including a gasket, a Microelectricdischarge machining system (model # MEDM01) manufactured by Hylozoic products (Seattle, Washington, USA), (http://geoweb.princeton.edu/ archival / duffy / private / -EDM_3-2-09.pdf, PDF document created on 22.07.2010), chosen by the applicant as a prototype. The device implies control of the drilling process using an optical microscope fixed on a stationary base plate. The stationary support is mounted on rubber feet for anti-slip and electrical insulation. The device itself rotates on the Rotating base plate at an angle of ± 45 ° relative to the stationary support around the Base plate pivot bolt on the Base plate bearing pad. This allows you to visually control the process from different sides by turning the device relative to the microscope. The device is attached to the turntable by means of two vertical fixed supports (Main column), on which the upper housing (Upper housing) with the working parts of the device mounted in it is installed. The working tool (electrode, tool) is fixed in the holder of the tool (tool holder), which is attached to the upper body with the rod (tool rod). High-voltage wires, an optical encoder and a servo drive are attached to the stem in the upper body, the latter allows you to accurately move the tool in height. The tool is fixed in the holder before being placed in the installation using an accessory.

Обрабатываемая деталь находится в чаше с диэлектрической жидкостью (dielectric fluid cup) и прикреплена с помощью специального держателя ко дну и высоковольтному подводящему проводу держателя обрабатываемой детали (Workpiece holder lead wire). Диэлектрическая чаша закреплена на двухкоординатном трансляторе (stage), перемещаемом в горизонтальной плоскости с помощью двух прецизионных актуаторов (stage actuator). Двухкоординатный транслятор закреплен на металлической пластине - опоре транслятора (stage plate), которая в свою очередь прикрепляется к двум стойкам держателя обрабатываемой детали (workpiece holder mounting post). Эти стойки могут перемещаться по высоте в держателях (post holder), при этом положение штоков фиксируется прижимными болтами (klamping konb). На поверхности верхнего блока установлен разъем для соединительного кабеля к блоку электроники (connector cable to electronics unit DB9), подключающего генератор и блок управления инструментом, а также органы управления генератором высокого напряжения: полярностью (polarity switch) для выбора обработки детали в держателе закрепленного инструмента, или отключения высокого напряжения, энергией импульса тока (Discharge energy switch) и максимальным напряжением в импульсе тока (Peak power switch).The workpiece is in a dielectric fluid cup and is attached with a special holder to the bottom and the workpiece holder lead wire. The dielectric bowl is fixed on a two-dimensional translator (stage), which is moved in the horizontal plane by means of two precision actuators (stage actuator). The two-axis translator is fixed on a metal plate - the stage plate, which in turn is attached to two workpiece holder mounting post. These posts can be adjusted in height in the post holder, while the position of the rods is fixed by the clamping bolts (klamping konb). On the surface of the upper block there is a connector for a connector cable to electronics unit DB9, which connects the generator and the tool control unit, as well as the controls for the high voltage generator: polarity switch for selecting the processing of the part in the holder of the fixed tool, or high voltage shutdown, Discharge energy switch and Peak power switch.

Блок генератора и управления инструментом (блок электроники) содержит генератор высокого напряжения, выключатель общего питания (Power switch) и органы управления инструментом.The generator and tool control box (electronics box) contains the high voltage generator, power switch and tool controls.

Устройство по прототипу имеет функционал создания выемок сложной формы в детали, а также ответных к выемкам инструментов, позволяет точно следить за глубиной обработки детали, величиной зазора и параметрами тока благодаря наличию прецизионной установки позиционирования рабочего инструмента, блока электроники, предоставляющего возможность варьирования режимов работы блока питания рабочего инструмента, а также возможности использования микроскопа для контроля за процессом прошивания деталей. Однако в случае электроэрозионного прошивания прецизионных отверстий малого диаметра в деталях малого размера, выполненных из тонкого листового материала, в том числе гаскетах (англ. gasket) - тонкой прокладке между алмазными наковальнями в ячейках высокого давления, отсутствует необходимость обрабатывать инструмент, необходимость точно следить за параметрами тока и за величиной зазора, а при прошивании детали насквозь, как в случаях с гаскетами, - и за заданной глубиной обработки, использование такого дорогостоящего и сложного оборудования нецелесообразно.The prototype device has the functionality of creating recesses of complex shapes in the part, as well as tools responding to the recesses, allows you to accurately monitor the depth of processing of the part, the size of the gap and the current parameters due to the presence of a precision installation for positioning the working tool, an electronics unit that provides the ability to vary the operating modes of the power supply working tool, as well as the possibility of using a microscope to control the process of piercing parts. However, in the case of electroerosive piercing of small-diameter precision holes in small-sized parts made of thin sheet material, including gasket - a thin gasket between diamond anvils in high-pressure cells, there is no need to process the tool, the need to accurately monitor the parameters current and behind the size of the gap, and when piercing the part through and through, as in the cases of gaskets, and for a given depth of processing, the use of such expensive and complex equipment is impractical.

Техническая проблема, решение которой обеспечивается заявляемой полезной моделью, является создание нового экономически выгодного, конструкционно лаконичного и простого в использовании устройства для электроэрозионного прошивания прецизионных отверстий малого размера деталей, изготовленных из тонкого листового металла, в том числе гаскетах ячеек с алмазными наковальнями, расширяющего арсенал устройств для электроэрозионного прошивания деталей.The technical problem, the solution of which is provided by the claimed utility model, is the creation of a new cost-effective, structurally laconic and easy-to-use device for electroerosive piercing of precision holes of small size in parts made of thin sheet metal, including gaskets of cells with diamond anvils, expanding the arsenal of devices for electroerosive piercing of parts.

Технический результат заключается в упрощении конструкции устройства, в том числе исключении из него высокоточных дорогостоящих элементов, поскольку заявляется устройство, предназначенное исключительно для электроэрозионного прошивания прецизионных отверстий малого размера малых деталей, изготовленных из тонкого листового металла, прошиваемых насквозь в местах обдавливания. Технический результат также состоит в расширении ассортимента устройств для электроэрозионного прошивания отверстий в деталях.The technical result consists in simplifying the design of the device, including the exclusion of high-precision expensive elements from it, since the claimed device is designed exclusively for electroerosive piercing of precision small-sized holes of small parts made of thin sheet metal, pierced through in places of crushing. The technical result also consists in expanding the range of devices for electroerosive piercing of holes in details.

Техническая проблема решается, и технический результат достигается заявляемым устройством для электроэрозионного прошивания прецизионных отверстий малого размера деталей, изготовленных из тонкого листового металла, в том числе гаскетах ячеек с алмазными наковальнями, включающего горизонтальную стационарную опору с закрепленной на ней вертикальной опорой, к которой горизонтально перпендикулярно закреплена регулируемая по высоте относительно вертикальной опоры опора транслятора с расположенным на ней содержащим ориентированные друг относительно друга под углом 90º прецизионные актуаторы двухкоординатным транслятором, на котором расположена чаша с диэлектрической жидкостью для размещения в ней обрабатываемой детали, над чашей расположен закрепленный к вертикальной опоре механизм подачи электрода, состоящий из подсоединенного к электронному блоку управления рабочим инструментом двигателя с закрепленным на нем держателем рабочего инструмента со вставленным рабочим инструментом, который, равно как и обрабатываемая деталь, соединен посредством подводящего провода с генератором.The technical problem is solved, and the technical result is achieved by the inventive device for electroerosive piercing of precision holes of small size of parts made of thin sheet metal, including gaskets of cells with diamond anvils, including a horizontal stationary support with a vertical support fixed on it, to which it is horizontally perpendicularly fixed height-adjustable translator support with respect to the vertical support with a two-coordinate translator located on it containing precision actuators oriented relative to each other at an angle of 90 °, on which a bowl with a dielectric liquid for placing the workpiece in it is located, an electrode feeding mechanism fixed to the vertical support is located above the bowl, consisting of a motor connected to the electronic control unit of the working tool with a fixed tool holder with an inserted working tool, which is equal to but like the workpiece, it is connected via a lead wire to the generator.

Особенность заявляемого в качестве полезной модели устройства состоит в том, что в качестве прецизионных актуаторов используют микрометрические винты, в качестве двигателя - шаговый двигатель, держателя рабочего инструмента - выполненный из диэлектрического материала полый корпус с отверстием на конце для размещения в нем рабочего инструмента (электрода), в качестве которого используют проволоку из тугоплавкого материала (например, вольфрама, рения или иридия), в качестве электронного блока управления рабочим инструментом - микроконтроллер.The peculiarity of the device claimed as a useful model is that micrometric screws are used as precision actuators, a stepper motor is used as a motor, a working tool holder is a hollow body made of dielectric material with a hole at the end for placing a working tool (electrode) in it. , which is used as a wire made of a refractory material (for example, tungsten, rhenium or iridium), as an electronic control unit for a working tool - a microcontroller.

Схема заявляемого устройства представлена на фигуре.The diagram of the proposed device is shown in the figure.

Устройство состоит из горизонтальной стационарной опоры 1 с закрепленной на ней под прямым углом вертикальной опорой 2 - стойкой, к которой при помощи фиксирующего винта (не пронумерован на фигуре) горизонтально закреплена опора транслятора 3, местоположение которой регулируется по высоте относительно вертикальной опоры 2. На платформе 3 размещен двухкоординатный транслятор 4, с двумя микрометрическими винтами в качестве прецизионных актуаторов 5, расположенными друг относительно друга под углом 90º. На двухкоординатном трансляторе 4 расположена чаша 6 с диэлектрической жидкостью. Положение чаши 6 регулируется в горизонтальной плоскости при помощи микрометрических винтов 5. На вертикальной опоре 2 расположен механизм подачи рабочего инструмента, состоящий из двигателя 7 с закрепленным через муфту на винте скольжения держателем 8 рабочего инструмента, в который вставлен рабочий инструмент 9 (электрод) - проволока. Двигатель 7 подсоединен к электронному блоку 10 управления рабочим инструментом, который управляет напряжением на электроде-проволоке (рабочем инструменте 9), а также вращением двигателя. Рабочий инструмент 9 (проволока) соединен подводящим проводом с генератором 11, так же, как и обрабатываемая деталь 12, помещенная в чашу 6 с диэлектрической жидкостью.The device consists of a horizontal stationary support 1 with a vertical support 2 fixed to it at a right angle - a stand to which, using a fixing screw (not numbered in the figure), the translator support 3 is horizontally fixed, the location of which is adjustable in height relative to the vertical support 2. On the platform 3 there is a two-coordinate translator 4, with two micrometric screws as precision actuators 5, located relative to each other at an angle of 90º. On the two-coordinate translator 4 there is a bowl 6 with a dielectric liquid. The position of the bowl 6 is adjusted in the horizontal plane using micrometric screws 5. On the vertical support 2 there is a mechanism for feeding the working tool, consisting of a motor 7 with a holder 8 of the working tool fixed through the coupling on the sliding screw, into which the working tool 9 (electrode) is inserted - a wire ... The motor 7 is connected to an electronic unit 10 for controlling the working tool, which controls the voltage on the electrode-wire (working tool 9), as well as the rotation of the motor. The working tool 9 (wire) is connected by a lead wire to the generator 11, as well as the workpiece 12, placed in the bowl 6 with a dielectric liquid.

Работа заявляемого устройства проиллюстрирована на конкретном примере реализации устройства для электроэрозионного прошивания прецизионных отверстий в гаскете.The operation of the proposed device is illustrated by a specific example of the implementation of a device for electroerosive piercing of precision holes in the gasket.

Для конкретного устройства были использованы:For a specific device were used:

в качестве горизонтальной стационарной опоры 1 и вертикальной опоры 2 (стойки) - лабораторный штатив,as a horizontal stationary support 1 and vertical support 2 (racks) - a laboratory stand,

в качестве опоры транслятора 3 - алюминиевая пластина толщиной 2мм,as a support for the translator 3 - an aluminum plate 2 mm thick,

двухкоординатный транслятор 4 может быть опционно (как в примере реализации устройства) закреплен фиксирующим винтом на опоре транслятора 3 и представляет собой линейные трансляторы (в нашем случае MT1, Thorlabs, свободный ход 12мм) с актуаторами, расположенными друг относительно друга под углом 90º, управляющими положением в горизонтальной плоскости обрабатываемой детали, в которой прошиваются отверстия (например, гаскеты ячеек для алмазных наковален);two-coordinate translator 4 can be optionally (as in the example of the device implementation) fixed with a fixing screw on the translator support 3 and is a linear translator (in our case MT1, Thorlabs, free travel 12mm) with actuators located relative to each other at an angle of 90º, controlling the position in the horizontal plane of the workpiece, in which holes are pierced (for example, cell gaskets for diamond anvils);

в качестве актуаторов 5 - микрометрические винты (микрометрические головки, например, 150-801 Mitutoyo или Thorlabs DRV8);as actuators 5 - micrometer screws (micrometer heads, for example, 150-801 Mitutoyo or Thorlabs DRV8);

в качестве чаши 6 с диэлектрической жидкостью - стеклянная чашка Петри, наполненная уайт-спиритом;as a bowl 6 with a dielectric liquid - a glass Petri dish filled with white spirit;

в качестве двигателя 7 - шаговый двигатель Tamagawa TS3216N17E1, 800 шагов на оборот, с гибкой переходной муфтой и винтовым штоком;as motor 7 - a Tamagawa TS3216N17E1 stepper motor, 800 steps per revolution, with a flexible transition sleeve and a screw rod;

в качестве держателя 8 рабочего инструмента используют полый корпус из диэлектрического материала с отверстием на конце, размер которого подходит для размещения рабочего инструмента внутри держателя 8 рабочего инструмента (мы использовали распечатанный на 3D-принтере корпус из ABS пластика, либо корпус от шариковой ручки);as the holder 8 of the working tool, a hollow body made of dielectric material with a hole at the end is used, the size of which is suitable for placing the working tool inside the holder 8 of the working tool (we used a case made of ABS plastic printed on a 3D printer, or a body from a ballpoint pen);

в качестве рабочего инструмента 9 - вольфрамовую проволоку диаметром 0.1 мм;as a working tool 9 - tungsten wire with a diameter of 0.1 mm;

в качестве электронного блока 10 управления рабочим инструментом - микроконтроллер на базе arduino uno;as an electronic unit 10 for controlling the working tool - a microcontroller based on arduino uno;

в качестве генератора 11 - самодельный высоковольтный источник питания (стандартная RC-схема, напряжение на выходе не более 2000 В).as a generator 11 - a homemade high-voltage power supply (standard RC-circuit, output voltage no more than 2000 V).

Подготовку гаскеты можно разбить на две стадии: обдавливание (англ. indentation) и сверление (англ. drilling). На стадии обдавливания гаскета толщиной 0.2 - 0.5 мм сжимается между наковальнями для получения отпечатка калетты (обычно толщиной несколько десятых миллиметра). В результате наружу выдавливается избыток металла, формируя кольцевой валик, фиксирующий положение гаскеты и наковален. После обдавливания в полученном отпечатке необходимо просверлить отверстие - камеру для образца. Наиболее простым и дешевым методом сверления является электроэрозионное прошивание отверстий.The preparation of the gasket can be divided into two stages: indentation and drilling. At the stage of pressing, a gasket 0.2 - 0.5 mm thick is compressed between the anvils to obtain an imprint of the culet (usually a few tenths of a millimeter thick). As a result, excess metal is squeezed out, forming an annular bead that fixes the position of the gasket and anvils. After pressing in the resulting print, you need to drill a hole - a chamber for the sample. The simplest and cheapest drilling method is EDM drilling.

Для электроэрозионного прошивания прецизионного отверстия размещают предварительно обдавленную деталь 12 (гаскету) в чаше 6 заявляемого устройства. В чашу 6 заливают диэлектрическую жидкость так, чтобы гаскета полностью была покрыта ею. Рабочий инструмент 9 (проволоку) закрепляют в нижнем отверстии держателя 8 рабочего инструмента и соединяют проводом, расположенным внутри держателя 8 рабочего инструмента с генератором 11 высокого напряжения. Обеспечивают контакт обрабатываемой детали 12 с подводящим проводом от генератора 11, например, с помощью пайки или механического зажима. Устанавливают держатель 8 рабочего инструмента на винт скольжения, соединенный через муфту с двигателем 7. Подводят чашу 6 с диэлектрической жидкостью под 9 (проволоку), предварительно для лучшей визуализации выдвинув рабочий инструмент 9 (проволоку) из держателя 8 рабочего инструмента на несколько миллиметров. Визуально контролируя, например, с помощью микроскопа, лупы или камеры смартфона, положение чаши 6 с диэлектрической жидкостью с размещенной в ней обрабатываемой деталью 12 (гаскетой), с помощью прецизионных актуаторов 5 - микрометрических винтов подводят обдавленную гаскету 12 максимально точно под рабочий инструмент 9 (проволоку) так, чтобы рабочий инструмент 9 - проволока оказалась в центре валика выдавленного металла. Визуально контролируя, например, с помощью микроскопа, лупы или камеры смартфона положение рабочего инструмента 9 опускают держатель 8 рабочего инструмента с помощью шагового двигателя 7 по винтовой передаче. Скорость перемещения рабочего инструмента 9 регулируют электронным блоком 10 управления рабочим инструментом путем изменения на обмотках.For electroerosive piercing of a precision hole, a pre-crimped part 12 (gasket) is placed in the bowl 6 of the inventive device. A dielectric liquid is poured into bowl 6 so that the gasket is completely covered with it. The working tool 9 (wire) is fixed in the lower hole of the working tool holder 8 and connected by a wire located inside the working tool holder 8 with the high voltage generator 11. Provide contact of the workpiece 12 with the lead wire from the generator 11, for example, using soldering or a mechanical clamp. The holder 8 of the working tool is installed on the sliding screw connected through the coupling to the motor 7. The bowl 6 with the dielectric liquid is brought under 9 (wire), after having pulled out the working tool 9 (wire) from the holder 8 of the working tool by a few millimeters for better visualization. Visually controlling, for example, using a microscope, a magnifying glass or a smartphone camera, the position of the bowl 6 with a dielectric liquid with the workpiece 12 (gasket) placed in it, with the help of precision actuators 5 - micrometric screws bring the depressed gasket 12 as accurately as possible under the working tool 9 ( wire) so that the working tool 9 - the wire is in the center of the extruded metal bead. Visually controlling, for example, using a microscope, a magnifying glass or a smartphone camera, the position of the working tool 9, the holder 8 of the working tool is lowered by means of a stepping motor 7 along a screw transmission. The speed of movement of the working tool 9 is controlled by the electronic unit 10 for controlling the working tool by changing the windings.

В отличие от дорогостоящих сложных конструкций для электроэрозионного прошивания прецизионных отверстий, таких, как, например, в прототипе, где перемещение электрода происходит так, чтобы значение силы тока и напряжения лежали в определенных диапазонах, в заявляемом устройстве электронный блок 10 управления рабочим инструментом контролирует только плавность хода, а расстояние между проволокой и обрабатываемой деталью, скорость подачи рабочего инструмента 9 контролируют визуально, поскольку из-за того, что прошиваемая деталь выполнена из тонкого листового металла, отпадает необходимость соблюдения высокой точности по вертикали, а также требование высокой точности генератора высокого напряжения.Unlike expensive complex structures for electroerosive piercing of precision holes, such as, for example, in the prototype, where the electrode is moved so that the value of the current and voltage lies in certain ranges, in the claimed device, the electronic unit 10 for controlling the working tool controls only the smoothness stroke, and the distance between the wire and the workpiece, the feed rate of the working tool 9 is controlled visually, since due to the fact that the workpiece being pierced is made of thin sheet metal, there is no need to maintain high vertical accuracy, as well as the requirement for high accuracy of the high voltage generator.

В отличие от прототипа, контроль сверления и расположения детали относительно инструмента производится полностью визуально оператором. Визуальный контроль осуществляется с помощью камеры смартфона в макро-режиме, лупы или оптического микроскопа. В отличие от прототипа положение наблюдателя не фиксировано, поэтому проконтролировать положение обрабатываемой детали 12 (гаскеты) можно быстрее и проще, не вращая всю установку на поворотной платформе, как в прототипе. Регулирование положения рабочего инструмента 9 по высоте также происходит визуально, что позволяет избавиться от оптического энкодера, используемого в прототипе.Unlike the prototype, the control of drilling and the position of the part relative to the tool is performed entirely visually by the operator. Visual control is carried out using a smartphone camera in macro mode, a magnifying glass or an optical microscope. Unlike the prototype, the position of the observer is not fixed, therefore, the position of the workpiece 12 (gaskets) can be controlled faster and easier without rotating the entire installation on a turntable, as in the prototype. Adjustment of the position of the working tool 9 in height also occurs visually, which makes it possible to get rid of the optical encoder used in the prototype.

Так как заявляемое устройство предназначено исключительно для прошивания прецизионных отверстий малого диаметра в деталях, выполненного из тонкого металлического материала малого размера, - размеры и толщина гаскеты заранее известны и находятся в диапазоне диаметр - примерно 10 мм, толщина - до 0,5 миллиметра, - то необходимости в особом креплении обрабатываемой детали 12 (гаскеты) в чаше 6 с диэлектрической жидкостью нет, достаточно просто обеспечить контакт обрабатываемой детали 12 с подводящим проводом от генератора 11, например, с помощью пайки или механического зажима. Это также является отличием от устройства по прототипу, где используется специальное болтовое крепление детали к чаше 6 с диэлектрической жидкостью, и в котором подводящий провод от генератора 11 соединен и непосредственно с обрабатываемой деталью 12, и с чашей 6 с диэлектрической жидкостью. Следует отметить и отличие в держателе 8 рабочего инструмента. В прототипе используется держатель рабочего инструмента, который требует специального приспособления для крепления и размещения рабочего инструмента в держателе рабочего инструмента, а также позволяет закреплять инструменты сложной формы. В заявленной полезной модели используется конструкционно простой пластиковый держатель 8 рабочего инструмента, а ток подводится непосредственно к рабочему инструменту 9 - электроду-проволоке, что позволяет избавиться от сложных вспомогательных инструментов. Проволока выдерживает импульсы тока благодаря тому, что обрабатываемая деталь тонкая, а толщину рабочего инструмента 9 - проволоки специально подбирают заранее таким образом, чтобы она не перегорела в процессе работы.Since the inventive device is intended exclusively for piercing small-diameter precision holes in details made of a thin metal material of small size, the dimensions and thickness of the gasket are known in advance and are in the range of diameter - about 10 mm, thickness - up to 0.5 mm, - then There is no need for a special fastening of the workpiece 12 (gaskets) in the bowl 6 with a dielectric liquid, it is enough to simply provide contact of the workpiece 12 with the lead wire from the generator 11, for example, by soldering or a mechanical clamp. This is also a difference from the device according to the prototype, where a special bolting of the part to the bowl 6 with a dielectric liquid is used, and in which the lead wire from the generator 11 is connected directly to the workpiece 12 and to the bowl 6 with a dielectric liquid. The difference in the holder 8 of the working tool should also be noted. The prototype uses a working tool holder, which requires a special device for attaching and placing the working tool in the working tool holder, and also allows you to fix complex-shaped tools. In the claimed utility model, a structurally simple plastic holder 8 of the working tool is used, and the current is supplied directly to the working tool 9 - a wire electrode, which makes it possible to get rid of complex auxiliary tools. The wire withstands current pulses due to the fact that the workpiece is thin, and the thickness of the working tool 9 - the wire is specially selected in advance so that it does not burn out during operation.

Таким образом, заявлено новое устройство для электроэрозионного прошивания деталей малого размера, изготовленных из тонкого листового материала, недорогое, конструкционно простое и удобное в использовании, расширяющее арсенал известных устройств указанного назначения. Предлагаемое устройство позволяет использовать существенно более дешевые элементы для позиционирования деталей (два транслятора с микрометрическими винтами в качестве актуаторов) и подачи электрода-проволоки (шаговый двигатель с микроконтроллером на базе Arduino, полый пластиковый корпус с отверстием для рабочего инструмента) за счет своей узкой специализации - с учетом размеров (толщины) обрабатываемой детали, специального предварительного обдавливания гаскеты, сквозного прошивания, не требующего контроля глубины сверления детали, и визуального контроля за прошиванием отверстия (через микроскоп, или даже камеру смартфона). Так как для деталей диаметром меньше 50 мм и толщиной менее 2 мм не требуется дорогих прецизионных установок позиционирования электрода и особых режимов работы генератора, конструкция и блока питания, и электрода максимально упрощена.Thus, a new device for electroerosive piercing of small-sized parts made of thin sheet material is declared, inexpensive, structurally simple and convenient to use, expanding the arsenal of known devices for this purpose. The proposed device allows the use of significantly cheaper elements for positioning parts (two translators with micrometric screws as actuators) and feeding a wire electrode (a stepper motor with a microcontroller based on Arduino, a hollow plastic case with a hole for a working tool) due to its narrow specialization - taking into account the dimensions (thickness) of the workpiece, special preliminary pressing of the gasket, through piercing, which does not require control of the drilling depth of the part, and visual control of the hole piercing (through a microscope, or even a smartphone camera). Since parts with a diameter of less than 50 mm and a thickness of less than 2 mm do not require expensive precision installations for positioning the electrode and special operating modes of the generator, the design of both the power supply and the electrode is maximally simplified.

Claims (2)

1. Устройство для электроэрозионного прошивания прецизионных отверстий малого размера в детали, изготовленной из тонкого листового металла, содержащее горизонтальную стационарную опору с закрепленной на ней вертикальной опорой, к которой перпендикулярно закреплена, регулируемая по высоте относительно вертикальной опоры, опора транслятора с расположенным на ней двухкоординатным транслятором, содержащим ориентированные относительно друг друга под углом 90° прецизионные актуаторы, при этом на двухкоординатном трансляторе расположена чаша для диэлектрической жидкости, выполненная с возможностью размещения в ней обрабатываемой детали, а над чашей расположен закрепленный на вертикальной опоре механизм подачи рабочего инструмента, состоящий из подсоединенного к электронному блоку управления рабочим инструментом двигателя с закрепленным на нем держателем рабочего инструмента, причем держатель выполнен с возможностью соединения посредством подводящих проводов размещаемого в нем рабочего инструмента с генератором, который выполнен с возможностью соединения посредством подводящих проводов с обрабатываемой деталью, отличающееся тем, что прецизионные актуаторы выполнены в виде микрометрических винтов, а двигатель - в виде шагового двигателя, при этом держатель рабочего инструмента выполнен из диэлектрического материала и имеет полый корпус с отверстием на конце для размещения рабочего инструмента, который выполнен в виде проволоки из тугоплавкого металла, а электронный блок управления рабочим инструментом выполнен в виде микроконтроллера.1. A device for electroerosive piercing of precision holes of small size in a part made of thin sheet metal, containing a horizontal stationary support with a vertical support fixed on it, to which a translator support with a two-coordinate translator located on it is perpendicularly fixed, adjustable in height relative to the vertical support containing precision actuators oriented relative to each other at an angle of 90 °, while on the two-coordinate translator there is a bowl for a dielectric liquid made with the possibility of placing a workpiece in it, and above the bowl there is a working tool feed mechanism fixed on a vertical support, consisting of a working tool connected to the electronic control unit of the working tool of the engine with the holder of the working tool attached to it, and the holder is designed to be connected by means of the supply wires of the working tool placed in it with a generator, which is made with the possibility of connecting by means of supply wires to the workpiece, characterized in that the precision actuators are made in the form of micrometric screws, and the motor is in the form of a stepping motor, while the holder of the working tool is made of a dielectric material and has a hollow body with a hole at the end for accommodating the working tool, which is made in the form of a wire made of refractory metal, and the electronic control unit for the working tool is made in the form of a microcontroller. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что рабочий инструмент выполнен из вольфрама.2. The device according to claim 1, characterized in that the working tool is made of tungsten.
RU2020143524U 2020-12-28 2020-12-28 Device for piercing precision holes in gaskets of cells with diamond anvils RU204285U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020143524U RU204285U1 (en) 2020-12-28 2020-12-28 Device for piercing precision holes in gaskets of cells with diamond anvils

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020143524U RU204285U1 (en) 2020-12-28 2020-12-28 Device for piercing precision holes in gaskets of cells with diamond anvils

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU204285U1 true RU204285U1 (en) 2021-05-18

Family

ID=75920700

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020143524U RU204285U1 (en) 2020-12-28 2020-12-28 Device for piercing precision holes in gaskets of cells with diamond anvils

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU204285U1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU865588A1 (en) * 1976-12-09 1981-09-23 Центральный Научно-Исследовательский И Конструкторский Институт Топливной Аппаратуры Автотракторных И Стационарных Двигателей Machine for electro-erosion working of precision bores
JPS59214544A (en) * 1983-05-19 1984-12-04 Matsushita Electric Ind Co Ltd Microhole drilling apparatus
US6809285B2 (en) * 2001-02-22 2004-10-26 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Micro electro discharge machining method and apparatus
RU2455133C1 (en) * 2010-10-27 2012-07-10 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Научно-Производственное Объединение "Техномаш" Spark-erosion boring machine
CN103611994A (en) * 2013-11-21 2014-03-05 南京航空航天大学 Complex-surface recast-layer-free single/group-hole multi-station electric spark-electrolytic machine tool

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU865588A1 (en) * 1976-12-09 1981-09-23 Центральный Научно-Исследовательский И Конструкторский Институт Топливной Аппаратуры Автотракторных И Стационарных Двигателей Machine for electro-erosion working of precision bores
JPS59214544A (en) * 1983-05-19 1984-12-04 Matsushita Electric Ind Co Ltd Microhole drilling apparatus
US6809285B2 (en) * 2001-02-22 2004-10-26 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Micro electro discharge machining method and apparatus
RU2455133C1 (en) * 2010-10-27 2012-07-10 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Научно-Производственное Объединение "Техномаш" Spark-erosion boring machine
CN103611994A (en) * 2013-11-21 2014-03-05 南京航空航天大学 Complex-surface recast-layer-free single/group-hole multi-station electric spark-electrolytic machine tool

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4430544A (en) EDM Machine tool with compounded electrode-reciprocation and servo-feed drivers
US4992639A (en) Combined EDM and ultrasonic drilling
RU204285U1 (en) Device for piercing precision holes in gaskets of cells with diamond anvils
CN104551283A (en) Rotary ultrasonic electric spark machining platform
CN105044136A (en) Residual stress layer-depth distribution assistant measuring device and residual stress layer-depth distribution assistant measuring method
GB2090555A (en) Drilling electroerosively deep thin holes in workpieces
Pawar et al. Development and manufacturing of arduino based electrochemical discharge machine
CN111390556A (en) Multifunctional micro machining tool
KR20010071714A (en) Electric Discharge Machining Apparatus
JPH02503075A (en) Electrical corrosion drilling equipment for workpieces
CN101176936A (en) Non-conducting material spark milling electrode tip
CN218168206U (en) Positioning device for multi-line slitting rolling
JPH09225750A (en) Electrical discharge machining method and its device
JP4509509B2 (en) EDM machine
CN201511193U (en) Electrical discharge machine for non-conducting materials
SU716516A3 (en) Electroerosion processing device
CN212070691U (en) Micro electric spark/electrolytic machining tool capable of rotating at high speed
TWI247642B (en) Position-actuating and controlling device for direct movement of electrode of electro-discharge machine
RU200165U1 (en) Multifunctional desktop machine with numerical control
CN112809139A (en) Telescopic automatic stud welding gun
CN210060094U (en) Workpiece movable resistance welding machine
CN221210161U (en) Double-head linear cutting machine tool for tooth punching of silicon carbide wafer boat
WO1983000453A1 (en) An automatic stop for retrack in an edm machine
RU44569U1 (en) ELECTROEROSION MACHINE FOR PROCESSING LARGE-SIZED PARTS
CN212734773U (en) Machining welding equipment