RU2111095C1

RU2111095C1 - Multielectrode tool for electric-spark alloying

Info

Publication number: RU2111095C1
Application number: RU95105303A
Authority: RU
Inventors: Юрий Львович Чистяков
Original assignee: Юрий Львович Чистяков
Priority date: 1995-04-07
Filing date: 1995-04-07
Publication date: 1998-05-20

Abstract

FIELD: electric-spark machining of current conductive materials, namely, for applying wear resistant and corrosion-proof coats. SUBSTANCE: multielectrode tool includes disc electrodes mounted on axle by means of elastic members and mutually insulated for individual power supply from separate electric current sources. elastic members are in the form of coil springs, they are arranged in cavities of disc electrodes. All electrodes are inclined by the same angle relative to rotation axis of tool. Spacing between electrodes and their inclination angle are selected according to conditions providing application of continuous coat at reciprocation motion of tool relative to treated surface of blank. EFFECT: improved design. 3 dwg

Description

Изобретение относится к электроискровым методам обработки токопроводящих материалов и может быть использовано в различных отраслях промышленности для нанесения износостойких и коррозионностойких покрытий на детали машин, инструментов и металлические поверхности конструкций, эксплуатирующиеся в экстремальных условиях. The invention relates to spark methods for processing conductive materials and can be used in various industries for applying wear-resistant and corrosion-resistant coatings to machine parts, tools and metal surfaces of structures operating in extreme conditions.

Известны устройства для электроэрозионного легирования, в которых нанесение покрытия осуществляют дисковыми электродами с использованием разобщенного с искровым промежутком генератора импульсного тока. Применение вращающегося дискового электрода позволяет добиться большей производительности нанесения покрытия и более высокой частоты обработанной поверхности по сравнению с вибрирующим электродом. (С.П. Фурсов и др. Источники питания для электроискрового легирования. Кишинев: Штиинца, 1983, с. 31-84). Known devices for electroerosive alloying, in which the coating is carried out by disk electrodes using a pulse current generator disconnected from the spark gap. The use of a rotating disk electrode makes it possible to achieve greater coating productivity and a higher frequency of the treated surface compared to a vibrating electrode. (S.P. Fursov et al. Power sources for electrospark alloying. Chisinau: Shtiintsa, 1983, p. 31-84).

Однако наличие абразивного действия электродов, перемещающихся с большой скоростью относительно обрабатываемого изделия, приводит к истиранию упрочненного слоя и самих электродов. However, the presence of abrasive action of electrodes moving at high speed relative to the workpiece leads to abrasion of the hardened layer and the electrodes themselves.

Известно также устройство для электроэрозионного легирования, содержащее дисковые электроды, закрепленные на оси с помощью электрододержателей, выполненных в виде кольцевых дисковых элементов с гофрами, и изолированные друг от друга для раздельного питания от независимых источников тока. Между электрододержателями установлены плоские индукторы для создания колебательного движения электродов за счет упругости гофров поперек направления вращения детали и электродов. A device for electroerosive alloying is also known, containing disk electrodes mounted on an axis using electrode holders made in the form of circular disk elements with corrugations, and isolated from each other for separate power supply from independent current sources. Between the electrode holders, flat inductors are installed to create oscillatory motion of the electrodes due to the elasticity of the corrugations across the direction of rotation of the part and electrodes.

Под действием импульсов силового тока, протекающего через индуктор, обеспечивающих осцилляцию эрозионного промежутка, достигаются амплитуды смещения электродов в интервале 0,05-1,2 мм. (SU, авт. св. N 1821300, кл. B 23 H 9/00, 1993). Under the influence of pulses of the current flowing through the inductor, providing oscillation of the erosion gap, the amplitudes of the displacement of the electrodes in the range of 0.05-1.2 mm are achieved. (SU, ed. St. N 1821300, class B 23 H 9/00, 1993).

Однако после ударного магнитоимпульсного воздействия на электрододержатель электрод совершает затухающие колебания с резким убыванием амплитуды по экспоненциальному закону, что вызывает флуктуации электроискрового процесса, сопровождающиеся различной интенсивности искровыми разрядами. Нестабильность по интенсивности искровых разрядов в свою очередь снижает производительность нанесения покрытия и увеличивает шероховатость поверхности. Не исключается также и абразивное истирание упрочненного слоя из-за высокой жесткости кольцевых дисковых электродержателей с гофрами в направлении обрабатываемой детали. However, after an impact magnetic impulse action on the electrode holder, the electrode performs damped oscillations with a sharp decrease in amplitude according to the exponential law, which causes fluctuations in the spark process, accompanied by varying intensities of spark discharges. The instability in the intensity of spark discharges, in turn, reduces the performance of the coating and increases the surface roughness. The abrasion of the hardened layer is also not ruled out due to the high stiffness of the circular disk electric holders with corrugations in the direction of the workpiece.

Задачей, решаемой описываемым изобретением, является повышение производительности и качества нанесения покрытия. The problem solved by the described invention is to increase the productivity and quality of the coating.

Для решения поставленной задачи в известном устройстве для электроэрозионного легирования, содержащем дисковые электроды, закрепленные на оси посредством упругих элементов и изолированные друг от друга для раздельного питания от независимых источников тока, упругие элементы представляют собой спиральные пружины, размещенные в выполненных в дисковых электродах полостях. Электроды установлены под общим углом к оси вращения инструмента, при этом расстояние между электродами и угол их наклона выбирают из условия обеспечения нанесения сплошного покрытия при поступательном движении инструмента относительно обрабатываемой поверхности. To solve the problem in the known device for electroerosive alloying, containing disk electrodes fixed on the axis by means of elastic elements and isolated from each other for separate power supply from independent current sources, the elastic elements are coil springs placed in cavities made in disk electrodes. The electrodes are installed at a common angle to the axis of rotation of the tool, while the distance between the electrodes and the angle of their inclination is chosen from the condition of ensuring the application of a continuous coating with the translational movement of the tool relative to the work surface.

На фиг. 1 изображен общий вид многоэлектродного инструмента; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1. In FIG. 1 shows a general view of a multi-electrode tool; in FIG. 2 is a section AA in FIG. one; in FIG. 3 - section BB in FIG. one.

Корпус инструмента 1 содержит диэлектрическую полую ось вращения 2 с дисковыми электродами 3, укрепленными на ней с помощью плоских спиральных пружин 4 прямоугольного сечения и держателей 5. The tool body 1 contains a dielectric hollow axis of rotation 2 with disk electrodes 3 mounted on it using flat coil springs 4 of rectangular cross section and holders 5.

Электроды укрепляются на оси вращения под углом, изолируются между собой диэлектрическими втулками 6 и имеют упругую мягкую посадку на обрабатываемую деталь 7. На обоих концах оси вращения имеются токосъемные кольца 8, к которым прижимаются с помощью пружин 9 щеточные контакты 10, установленные в щеткодержателях 11, закрепленных на основаниях пазов 12 в корпусе. The electrodes are mounted on the axis of rotation at an angle, insulated with each other by dielectric bushings 6 and have an elastic soft fit on the workpiece 7. At both ends of the axis of rotation there are slip rings 8 to which brush contacts 10 mounted in the brush holders 11 are pressed, fixed on the bases of the grooves 12 in the housing.

Диэлектрическая ось вращения закреплена на подшипниках 13 с помощью металлических втулок 14, одна из которых несет на себе шестерню 15, входящую в зацепление с зубчатым колесом 16, насаженным на ведущую ось вращения 17, укрепленную на подшипниках 18. Ведущая ось вращения через коническую зубчатую передачу, образованную двумя коническими зубчатыми колесами 19 и 20, укрепленными на конических роликоподшипниках 21, получает крутящий момент от исполнительного электродвигателя или от выходного шпинделя металлообрабатывающего станка /не показан/. The dielectric axis of rotation is fixed to the bearings 13 with the help of metal bushings 14, one of which carries a gear 15 engaged with a gear wheel 16 mounted on a drive axis of rotation 17 mounted on bearings 18. The drive axis of rotation through a bevel gear, formed by two bevel gears 19 and 20, mounted on tapered roller bearings 21, receives torque from the actuator motor or from the output spindle of the metalworking machine / not shown /.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

К детали 7, укрепленной на подвижном столе, с помощью ходовой передачи подводится устройство и создается необходимое упругое контактирование электродов 3 с обрабатываемой поверхностью. Затем включают исполнительный двигатель и источники импульсного тока. The device 7 is attached to the part 7 mounted on a movable table using a running gear and the necessary elastic contact of the electrodes 3 with the surface being processed is created. Then include an executive motor and pulsed current sources.

При вращении диэлектрической оси 2 дисковые электроды 3 за счет поджатия пружин 4 меняют угол наклона относительно вертикальной оси на противоположный и точки их контакта с обрабатываемой поверхностью совершают поперечные смещения относительно поступательного движения инструмента, нанося покрытие на всю поверхность под электродами. При вращении оси и поступательном движении детали обеспечиваются колебательные смещения электродов с высокой частотой вследствие упругого закрепления электродов и шероховатости детали, что способствует образованию межэлектродного зазора. When the dielectric axis 2 rotates, the disk electrodes 3, by pressing the springs 4, change the angle of inclination relative to the vertical axis to the opposite and their contact points with the surface to be machined, make lateral displacements relative to the translational movement of the tool, coating the entire surface under the electrodes. During rotation of the axis and translational movement of the part, oscillatory displacements of the electrodes with a high frequency are ensured due to the elastic fixing of the electrodes and the roughness of the part, which contributes to the formation of an interelectrode gap.

Устройство несложно конструктивно и позволяет наносить покрытия с высокой скоростью при значительной сплошности слоя по большой площади обрабатываемой поверхности. The device is simple structurally and allows you to apply coatings at high speed with significant continuity of the layer over a large area of the treated surface.

Описанное устройство применяли для нанесения покрытия на образцы из Ст45 электродами, выполненными в виде дисков диаметром 45 мм из сплава феррохром в количестве 10 шт. Угол наклона менялся в пределах 5-10^o. Энергия в импульсе - до 0,1 Дж, частота вращения электродов 100-200 об/мин, частота следования импульсов на каждом электроде до 500 Гц.The described device was used for coating samples of St45 with electrodes made in the form of disks with a diameter of 45 mm from a ferrochrome alloy in an amount of 10 pcs. The angle of inclination varied within 5-10 ^o . The pulse energy is up to 0.1 J, the electrode rotation frequency is 100-200 rpm, the pulse repetition rate on each electrode is up to 500 Hz.

При выбранных параметрах устройство позволяет создавать износостойкие и коррозионностойкие покрытия толщиной до 50 мкм, с шероховатостью R_z=7-20 мкм, сплошностью 90% и микротвердостью 600-800 кгс/мм². Производительность процесса нанесения покрытия для одного электрода при выбранной энергии в импульсном разрезе составила не менее 3 см²/мин и в целом для всего инструмента позволяет существенно повысить этот показатель по сравнению с известными установками для электроэрозионного легирования.With the selected parameters, the device allows you to create wear-resistant and corrosion-resistant coatings with a thickness of up to 50 microns, with a roughness of R _z = 7-20 microns, a continuity of 90% and a microhardness of 600-800 kgf / mm ² . The performance of the coating process for one electrode at a selected energy in a pulsed section was at least 3 cm ² / min and, in general, for the entire tool, this parameter can be significantly increased in comparison with the known installations for electroerosive alloying.

Claims

A multi-electrode tool for electroerosive alloying containing disk electrodes fixed on an axis by means of elastic elements and isolated from each other for separate power supply from independent current sources, characterized in that the elastic elements are coil springs placed in cavities made in disk electrodes, the electrodes are installed at a common angle to the axis of rotation of the tool, while the distance between the electrodes and the angle of their inclination is chosen from the conditions for ensuring the application of continuous coating during the translational movement of the tool relative to the work surface.