RU2637868C1 - Электрод-инструмент для комбинированной резки токопроводящих материалов - Google Patents

Электрод-инструмент для комбинированной резки токопроводящих материалов Download PDF

Info

Publication number
RU2637868C1
RU2637868C1 RU2017100204A RU2017100204A RU2637868C1 RU 2637868 C1 RU2637868 C1 RU 2637868C1 RU 2017100204 A RU2017100204 A RU 2017100204A RU 2017100204 A RU2017100204 A RU 2017100204A RU 2637868 C1 RU2637868 C1 RU 2637868C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
carbon
layer
tool
electrolyte
cutting
Prior art date
Application number
RU2017100204A
Other languages
English (en)
Inventor
Ильнур Дамирович Ахметов
Зуфар Барыевич Садыков
Альфия Равильевна Закирова
Дарья Михайловна Беззаметнова
Ильдар Ильсурович Хафизов
Рамиль Наилевич Кашапов
Original Assignee
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУ ВО КФУ)
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 автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУ ВО КФУ) filed Critical федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУ ВО КФУ)
Priority to RU2017100204A priority Critical patent/RU2637868C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2637868C1 publication Critical patent/RU2637868C1/ru

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
    • B23H5/00Combined machining
    • B23H5/10Electrodes specially adapted therefor or their manufacture
    • 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
    • B23H7/12Rotating-disc electrodes

Landscapes

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

Abstract

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для резки труднообрабатываемых токопроводящих материалов. Электрод-инструмент для комбинированной резки токопроводящих материалов выполнен с возможностью вращения и перемещения в направлении разрезаемой заготовки под прямым углом в зону резания. Электрод-инструмент изготовлен из токопроводящего углеродного слоя, размещенного в кремнийорганическом слое, имеющем алмазоносный слой. Углеродный слой выполнен из пучков углеродных волокон, имеющих гидрофильные свойства, плотно уложенных в виде непрерывной линии, идущей в радиальном направлении с поворотами на торцах слоя с образованием выступающих сегментов. Изобретение обеспечивает повышение производительности и качественных показателей процесса электроалмазной резки за счет усиления токоподвода и интенсивной, гарантированной доставки электролита в зону обработки. 4 ил.

Description

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для резки труднообрабатываемых токопроводящих материалов комбинированным электроалмазным методом, преимущественно для точной (прецизионной) резки, где в качестве режущего инструмента применяют преимущественно алмазные отрезные круги, изготовленные по ГОСТ 10110-87.
Из исследованного уровня техники известно устройство, описанное в монографии «Малоотходное чистовое разделение дефицитных материалов комбинированным методом» И.И. Хафизов, А.Р. Закирова, З.Б. Садыков. - Казань: Изд-во Казан. гос. техн. ун-та, 2014. - С. 68-69, 76. [1]. В качестве режущего инструмента в нем применен электроабразивный круг (диск) (далее электрод-инструмент), представляющий собой тонкий металлический диск с абразивонесущим слоем, выполненным из диэлектрического покрытия (указанный слой может быть выполнен из различных нетокопроводящих смол). Комбинированное оборудование включает в себя в целом систему подачи электролита, источник тока и т.д. В целях защиты от электрохимического растравливания боковых поверхностей канала реза используют инструмент с диэлектрическим покрытием боковых поверхностей. Толщина покрытия, как правило, превышает 0,2-0,3 мм на сторону, что увеличивает общую толщину инструмента в зоне покрытия в 1,5-2,0 и более раза. Это приводит к потере дефицитных материалов, хотя и позволяет в ряде случаев избежать последующих технологических операций по чистовой обработке торцов.
Известный инструмент обладает следующими недостатками:
- низкой механической прочностью соединения корпуса круга с алмазоносным слоем;
- электрически не изолированными боковыми и торцевыми поверхностями алмазоносного слоя кругов, которые электрохимически контактируют с боковыми поверхностями разрезаемого канала, что приводит к неодинаковому съему в начале и в конце обработки, что, в свою очередь, вызывает не плоскопараллельность обрабатываемых поверхностей канала реза;
- конструктивная особенность корпуса алмазного круга (из цельнометаллического материала) не позволяет локализовать процесс электрического съема до точечного и осуществлять процесс на минимальных зазорах;
- при больших скоростях вращении электрода-инструмента электролит может сдуваться с межэлектродного зазора, что, по мнению заявителя, также приведет к снижению производительности и качественных показателей процесса электроалмазной резки.
Известные следующие отрезные диски: с контурным покрытием и плакированным покрытием [2]. Диски с контурным покрытием состоят из внутренней цельнометаллической сердцевины и внешней кромки. Кромка состоит из смеси смолы или частиц металла с абразивом, которая запекается при высокой температуре и давлении для связывания с матрицей. Диски с плакированным покрытием состоят из цельнометаллической сердцевины и обода из гальванически осажденных алмазов. Они обеспечивают агрессивную резку на образцах, содержащих полимеры и мягкие материалы, включая печатные платы, волоконные композиты и пластики.
Недостатком дисков с контурным покрытием и плакированным покрытием является то, что корпуса дисков изготовлены из цельнометаллического материала, поэтому сохраняется возможность электрохимического контакта между торцевыми поверхностями корпусов с боковыми поверхностями канала реза, что не позволяет получать резы-каналы (в разрезаемом материале) с плоскопараллельными боковыми поверхностями. Недостатком является и то, что при больших скоростях вращения электрода-инструмента электролит может сдуваться с межэлектродного зазора, что, по мнению заявителя, приведет к снижению производительности и качественных показателей процесса электроалмазной резки.
Известно «Устройство для комбинированного разрезания токопроводящих материалов» по патенту на полезную модель RU 142793. Сущность заключается в том, что устройство для комбинированного разрезания токопроводящих материалов, содержащее сборный электроабразивный электрод-инструмент, выполненный с возможностью вращения и перемещения в направлении разрезаемой заготовки под прямым углом, который состоит из эксцентрично расположенных дисков с нанесенным на его боковые и торцевые поверхности алмазным покрытием, средства для подачи электролита в зону резания, источника технологического тока, отличается тем, что на боковые и торцевые поверхности дисков сборного электрода-инструмента дополнительно нанесен электроизолирующий материал, толщина которого уменьшается от периферии к центру.
Недостатками данного устройства является то, что корпуса отрезных кругов с алмазоносным слоем изготовлены из цельного тонколистового материала, поэтому сохраняется возможность электрохимического контакта между торцевыми поверхностями корпусов с боковыми поверхностями канала реза, что не позволяет получать резы-каналы (в разрезаемом материале) с плоскопараллельными боковыми поверхностями. Существенным недостатком данного устройства является и то, что при больших скоростях вращении электрода-инструмента электролит может сдуваться с межэлектродного зазора, что, по мнению заявителя, приведет к снижению производительности и качественных показателей процесса электроалмазной резки.
Наиболее близким по наибольшему количеству совпадающих признаков и технической сущности к заявленному техническому решению является изобретение заявителя по патенту РФ №2597843 «Электрод-инструмент для комбинированной резки токопроводящих материалов». Сущность заключается в том, что электрод-инструмент для комбинированной резки токопроводящих материалов выполнен с возможностью вращения и перемещения в направлении разрезаемой заготовки под прямым углом в зону резания и характеризуется тем, что электрод-инструмент изготовлен из композитов углеродного волокна, размещенных в кремнийорганическом слое, при этом композиты волокна углеродного материала размещены в радиальном направлении указанного электрода-инструмента, а торцевая и часть боковых поверхностей покрыты алмазоносным слоем.
Недостатками известного электрода-инструмента является то, что композиты углеродного волокна в кремнийорганическом слое размещены в радиальном направлении, что не гарантирует в полной степени доставку электролита в зону обработки. Причиной указанного недостатка является то, что композиты углеродного волокна имеют прямую и гладкую поверхность, что при вращении электрода-инструмента, в силу наличия центробежных сил, приводит к выбрасыванию электролита на периферию, что, в свою очередь, приводит к некоторому снижению производительности и качественных показателей процесса электроалмазной обработки.
Целью заявленного технического решения является повышение производительности работы электрода-инструмента по сравнению с прототипом за счет:
- усиления электрохимического растворения материала заготовки вследствие интенсификации доставки электролита в зону обработки;
- усиления кавитационного разрушения материала заготовки вследствие интенсификации доставки электролита в зону обработки;
- усиления токоподвода вследствие использования пучков углеровинга, более плотной их укладки по сравнению с прототипом и наличия выступающих с торцов сегментов токопроводящего углеродного слоя.
Решаемой задачей и техническим результатом, которые обеспечивает заявленное техническое решение, является повышение производительности и качественных показателей процесса электроалмазной резки за счет усиления токоподвода и интенсивной, гарантированной доставки электролита в зону обработки. Вышеуказанное достигается в результате применения пучков углеродных волокон (углеровинга), имеющих гидрофильные свойства, плотно уложенных в виде непрерывной линии с поворотами на торцах диска, где выступающие с торцов части углеровинга выполнены в виде сегментов с целью обеспечения возможности выполнять функцию микроемкостей для размещения и доставки электролита в зону обработки, а также с целью усиления токоподвода, углеродный слой размещен в кремнийорганическом слое, торцевая и часть боковых поверхностей электрода-инструмента покрыты алмазоносным слоем.
Сущностью заявленного технического решения является устранение недостатков прототипа путем создания электрода-инструмента для комбинированной резки токопроводящих материалов, выполненного с возможностью вращения и перемещения в направлении разрезаемой заготовки под прямым углом в зону резания, изготовленного из токопроводящего углеродного слоя, размещенного в кремнийорганическом слое, имеющем алмазоносный слой, характеризующегося тем, что углеродный слой выполнен из пучков углеродных волокон, имеющих гидрофильные свойства, плотно уложенных в виде непрерывной линии, идущей в радиальном направлении с поворотами на торцах слоя с образованием выступающих сегментов.
Заявленное техническое решение поясняется Фиг. 1, Фиг. 2, Фиг. 3, Фиг. 4.
На Фиг. 1 представлена заготовка углеродного слоя, выполненная из плотно уложенных пучков углеровинга в виде непрерывной линии, идущей в радиальном направлении с поворотами на торцах, выступающие с торцов части образуют сегменты, которые выполнены с обеспечением возможности выполнять функцию микроемкостей для размещения и доставки электролита в зону обработки, где:
1 - пучки углеродных волокон (углеродный слой);
2 - сегменты углеродного материала для обеспечения возможности выполнять функцию микроемкостей для размещения и доставки электролита в зону обработки и усиления токоподвода;
3 - электролит.
На Фиг. 2 представлен электрод-инструмент для комбинированной резки токопроводящих материалов (общая схема в сборе, вид сбоку), где:
2 - микроемкости для размещения и доставки электролита в зону обработки;
4 - диэлектрический кремнийорганический слой;
5 - алмазоносный слой.
На Фиг. 3 представлено размещение электрода-инструмента для комбинированной резки токопроводящих материалов (общая схема, вид сбоку), где:
2 - микроемкости для размещения и доставки электролита в зону обработки;
3 - электролит;
4 - диэлектрический кремнийорганический слой;
5 - алмазоносный слой;
6 - обрабатываемая заготовка;
7 - источник питания.
На Фиг. 4 представлены:
А - схема поперечного сечения пучка углеровинга, состоящего из волокон, на схеме наглядно видны пустоты между волокнами;
Б - фото среза пучка углеровинга с представлением волокон.
Электрод-инструмент изготавливают следующим образом:
1 этап - изготовление заготовки углеродного слоя.
Заготовку углеродного слоя 1 для электрода-инструмента изготавливают помощью специализированной машины для выкладки волокна, например Tajima Gmbh, которая применяется для выкладки ровинга (армирующий материал в форме ленты (нити), состоящий из отдельных не крученых волокон или пучков волокон) на подложку-основу по заданной траектории с пристегиванием пучков волокон нижней и верхней нитью.
В заявленном техническом решении применяют, например, высокомодульное углеродное волокно (далее - углеровинг) марки M46J 6K фирмы Тorayca, состоящее, например, из 6000 волокон в пучке (вместо единичных волокон в прототипе).
Для пристегивания нити углеровинга к подложке используют, например, полиэстеровую нить PENNY PNLB 01 0027 180/2-PERLA (производство Италия).
В качестве основы для выкладки углеровинга (подложки) используют, например, растворимый флизелин Soluvlies 321 (Vlieseline Vilene).
Траекторию укладки углеровинга на подложку для создания углеродного слоя 1 задают программой специализированной машины для выкладки волокна Tajima Gmbh. Траекторию укладки проектируют в одну линию с поворотами без прерывания пучков углеровинга таким образом, чтобы создать плотный углеродный слой в форме кольца, у линии имеется точка начала и точка конца траектории, пучки укладывают в радиальном направлении с поворотом на торцах (в отличие от прототипа, где волокна на торцах обрезаны и не выступают за край диска). Пучки углеровинга выкладывают таким образом, что выступающие с наружного торца пучки закруглены и разделены на сегменты 2, как показано на Фиг. 1, 2, 3. Расстояние между пучками углеровинга и ширину сегментов задают программой машины для выкладки волокна Tajima Gmbh. Расстояние между пучками углеровинга составляет, например, 1 мм, ширина выступающих с торца сегментов углеровинга составляет, например, 8 мм.
Ниже даны пояснения по этапу изготовления исходного углеродного слоя для дальнейшего изготовления электрода-инструмента по заявленному техническому решению, а именно - по следующим существенным признакам:
1) использование пучков углеровинга вместо единичных волокон у прототипа;
2) укладывание пучков углеровинга с сегментами на торцах вместо обрезанных на торцах волокон у прототипа;
3) укладывание пучков углеровинга в виде плотного слоя вместо использования единичных, неплотно уложенных волокон у прототипа.
Ниже приведено подробное пояснение перечисленных существенных признаков заявленного технического решения по сравнению с прототипом.
1. Использования пучков углеровинга вместо единичных волокон у прототипа.
Пучки углеровинга, из которых выкладывают углеродный слой, состоят из, например, 6000 волокон. Пучки углеровинга являются гидрофильным материалом (имеют хорошую смачиваемость) в силу того, что жидкость (например, электролит), проникая внутрь пучка, задерживается между элементарными волокнами и, вследствие этого, доставляется в зону реза в большем количестве, по сравнению с прототипом, где используют единичные волокна углеродного волокна.
Вышесказанное иллюстрирует Фиг. 4, на которой (А) представлена схема поперечного сечения пучка углеровинга, где наглядно видно наличие пространства между волокнами, в которые (пространства) проникает жидкость (например, электролит). На Фиг. 4 (Б) представлен образец среза углеровинга - пучка элементарных волокон углеродного волокна, в который (пучок) проникает и задерживается электролит. Таким образом, благодаря гидрофильности углеродного волокна по отношению к электролиту 3 (проникновения электролита в пучки углеровинга) он (электролит) доставляется в зону резки в большем количестве, по сравнению с прототипом.
2. Укладывание пучков углеровинга с сегментами на торцах.
Как было сказано выше, пучки углеровинга выкладывают таким образом, что выступающие с наружного торца пучки закруглены и разделены на сегменты 2, как показано на Фиг. 1, 2, 3. Полученные сегменты, благодаря поворотам пучков на торцах, имеют микрополости между пучками углеровинга, в которых также (дополнительно к смачиванию самих пучков) удерживается электролит, то есть указанные микрополости выполняют функцию микроемкостей для электролита 3 с возможностью дополнительного размещения и доставки электролита в зону обработки, в отличие от прототипа, у которого углеродные волокна не закруглены на торце, а обрезаны, из-за чего значительная часть электролита свободно соскальзывает с концов волокон и разбрызгивается вне зоны резки.
Кроме этого наличие выступающих с торцов сегментов токопроводящего углеродного слоя усиливают токоподвод, вследствие чего повышается производительность электрода-инструмента по сравнению с прототипом.
3. Укладывания пучков углеровинга в виде плотного слоя.
Как было сказано выше, траекторию укладки пучка углеровинга проектируют в одну линию без прерывания пучка углеровинга таким образом, чтобы создать плотный углеродный слой в форме кольца, у линии имеется точка начала и точка конца траектории, пучки укладывают в радиальном направлении с поворотом на торцах. Расстояние между пучками углеровинга составляет, например, 1 мм, ширина выступающих с торца сегментов углеровинга составляет, например, 8 мм.
Углеродный слой является токопроводящим материалом, вследствие этого использование более толстых пучков (по сравнению с единичными волокнами у прототипа), а также более плотное переплетение (более плотная укладка) углеродного слоя приводит к усилению токоподвода, по сравнению с прототипом, где использованы неплотно уложенные тонкие единичные углеродные волокна. При этом плотный токопроводящий углеродный слой защищен непроводящим материалом (кремнийорганический и алмазоносный слои), защищающим обрабатываемые поверхности от подтравливания в силу отсутствия между ними (кремнийорганическим слоем и боковой поверхностью заготовки) электрохимического взаимодействия.
Говоря кратко, вышеописанным способом получают заготовку углеродного слоя 1 в форме кольца, изготовленную из гидрофильного пучка углеровинга, плотно уложенного в радиальном направлении с поворотами на торцах, с образованием на торцах сегментов 2, сегменты содержат микроемкости, в которых удерживаются капли электролита 3.
Таким образом, из вышеописанного можно сделать вывод, что в заявленном техническом решении использован углеродный слой, позволяющий осуществить более интенсивную гарантированную доставку электролита в зону резки (по сравнению с прототипом) за счет гидрофильности пучков углеровинга и наличия микроемкостей между пучками углеровинга, а также осуществить усиленный токоподвод за счет использования пучков углеровинга, которые образуют более толстый слой (по сравнению с единичными волокнами прототипа), более плотной их (пучков) укладки (по сравнению с прототипом) и наличия выступающих с торцов сегментов токопроводящего углеродного слоя.
Вышеизложенное обеспечивает выполнение поставленной цели - повышение производительности работы электрода-инструмента по сравнению с прототипом за счет:
- усиления электрохимического растворения материала заготовки вследствие интенсификации доставки электролита в зону обработки;
- усиления кавитационного разрушения материала заготовки вследствие интенсификации доставки электролита в зону обработки;
- усиления токоподвода вследствие использования пучков углеровинга, более плотной их укладки по сравнению с прототипом и наличия выступающих с торцов сегментов токопроводящего углеродного слоя.
2 этап - изготовление электрода-инструмента.
Берут пресс-форму, состоящую из базовой и накладываемой частей. Обе поверхности, образующие электрод-инструмент (базовое и накладываемое), обрабатывают антиадгезионной смазкой. Между базовой и накладываемой частью вставляют ось для фиксации диска, которая также образует отверстие для фиксации будущего диска в ось вращения. Для обеспечения токоподвода от источника тока 6 к углеродному слою 1 и защиты от продавливания основных слоев электрода-инструмента на ось надевают кольцо. На базовую часть пресс-формы по периферии наносят алмазоносный слой 5 шириной, например, 10 мм, толщиной от 0,03 мм до 0,15 мм, заливают его слоем кремнийорганического клея 4, на кремнийорганический слой 4 накладывают предварительно изготовленную заготовку углеродного слоя 1 таким образом, чтобы выступающие сегменты выходили за края пресс-формы. Выступающие сегменты, как было описано выше, служат для гарантированной и интенсивной доставки электролита 3 в зону обработки, а также для усиления токоподвода. Затем сверху заливают второй слой кремнийорганического клея 4 и на него наносят алмазоносный слой 5. Далее надевают на ось второе кольцо для обеспечения токоподвода от источника тока 7 к углеродному слою 1 и защиты от продавливания основных слоев электрода-инструмента. Затем сверху размещают накладываемую часть пресс-формы. После этого стягивают базовую и накладываемую поверхности пресс-формы, производят термическую обработку и получают готовый электрод-инструмент. Режим и температура термической обработки (спекания) зависят от марки кремнийорганического клея.
Электрод-инструмент работает следующим образом.
В зазор между электродом-инструментом и заготовкой 6 подают электролит 3, например 10% NaNO3. К обрабатываемой заготовке 6 и вращающемуся электроду-инструменту подают напряжение от источника питания 7. Обработка осуществляется при вращении электрода-инструмента и подаче его на врезание в заготовку 6.
Обработка зоны резки (разрушение металла) происходит вследствие ряда одновременно действующих факторов:
- электрохимического растворения материала заготовки 6;
- электроэрозионного и кавитационного разрушения материала заготовки 6;
- калибровки паза заготовки, которая производится за счет алмазоносного слоя 5.
При этом одновременное воздействие вращения электрода-инструмента, подача электролита 3, совмещенная с подачей электрического тока от источника питания 7 через гидрофильные электропроводные пучки углеродного волокна, выступающие с торцов, части которых разделены на сегменты и выполнены с обеспечением возможности выполнять функцию микроемкостей 2 для размещения и доставки электролита 3 в зону обработки, способствует не только интенсивному удалению продуктов обработки из зоны реза, но и создает условия для возникновения процесса интенсивной кавитации. Вследствие совместного воздействия указанных факторов обеспечивается высокая интенсивность резания заготовки 6.
Благодаря заявленному техническому решению - новой конструкции электрода-инструмента, включающей использование для создания углеродного слоя гидрофильных пучков углеровинга, разделение выступающих с торцов частей углеродного слоя на сегменты с возможностью выполнять функцию микроемкостей 2 для размещения и доставки электролита 3 в зону обработки, обеспечивается интенсивная и гарантийная доставка капель электролита 3 в зону обработки, а плотная укладка пучков углеродного слоя и наличие выступающих с торцов сегментов углеродного слоя приводит к усилению токоподачи, что, в результате, приводит к повышению производительности и качественных показателей процесса обработки.
Доставка электролита 3 происходит следующим образом: процесс разрезания заготовки 6 производится в среде проточного электролита 3, при вращении выступающие с торцов сегменты гидрофильного углеродного, слоя 1, выполненные с возможностью обеспечения выполнять функцию микроемкостей 2 для размещения и доставки электролита 3 в зону обработки, обогащаются электролитом 3 и за счет центробежных сил, возникающих при вращении электрода-инструмента, сбрасываются в зоне реза. Гарантийная доставка электролита 3 в зону реза обеспечивается также за счет задержки электролита между элементарных волокон углеродного слоя 1. Доставка также может осуществляться за счет контакта углеродного слоя 1 с заготовкой 6, который может происходит при вращении электрода-инструмента. В результате зона реза обогащается электролитом 3, что позволяет повысить производительность процесса, так как в межэлектродный промежуток гарантированно и интенсивно доставляется электролит 3.
Процесс разрушения заготовки (резка заготовки) происходит в результате того, что между углеродным слоем 1 и разрезаемой заготовкой 6 имеется микрозазор, что позволяет протекать электрохимическим, электроэрозионным и кавитационным процессам. Гарантийная доставка электролита 3 в микрозазор обеспечивает протекание электрохимического, электроэрозионного и кавитационного процессов и повышает их интенсивность.
Между выступающими сегментами углеродного слоя 1 имеются расстояния, и при вращении они успевают зарядиться электрическим током и обогатиться электролитом 3, что приводит к прерывистой, импульсной подаче электрического тока и капель электролита 3 в зону обработки. За счет обогащения процесса электролитом 3 производительность электрохимического растворения материала заготовки 6 и его кавитационное разрушение значительно возрастает.
Так, например, по сравнению с прототипом, шероховатость у которого находится в диапазоне Ra=0,03-0,05 мм, шероховатость поверхностей, обработанных с применением электрода-инструмента по заявленному техническому решению, снижается и находится в диапазоне Ra=0,02-0,04 мм соответственно. То есть в абсолютном значении шероховатость по заявленному техническому решению снижается на 0,01 мм.
Таким образом, по сравнению с прототипом применение заявленного устройства для комбинированной резки токопроводящих материалов позволяет повысить качество обрабатываемой поверхности (снижение шероховатости) на 25%.
Кроме указанного, следует отметить, что заявленное техническое устройство позволяет также повысить производительность обработки и снизить трудоемкость на 25%: так, производительность прототипа, являющегося изобретением авторов заявленного технического решения, равна 3 мм/мин, производительность электрода-инструмента по заявленному техническому решению равна 4 мм/мин.
Технический результат достигается за счет использования заявленной совокупности признаков устройства.
Применение заявленной совокупности признаков повышает производительность и качественные показатели процесса электроалмазной резки, обеспечивает исключение дополнительных затрат на выравнивание боковых поверхностей канала реза. Повышение производительности и качественных показателей процесса электроалмазной резки достигают с помощью применения в электроде-инструменте для комбинированной резки токопроводящих материалов, композитов углеродного волокна, размещенных в диэлектрическом кремнийорганическом слое, покрытом алмазоносным слоем, где в качестве токопроводящих композитов используют плотно уложенные пучки углеродных волокон, а выступающие с торцов концы углеродного материала разделены на сегменты, что обеспечивает возможности выполнять функцию микроемкостей для размещения и доставки электролита в зону обработки и усиливает токоподвод.
Таким образом, на основании вышеизложенного можно сделать вывод, что заявленное техническое решение обеспечивает выполнение поставленной цели - повышение производительности работы электрода-инструмента по сравнению с прототипом за счет:
- усиления электрохимического растворения материала заготовки вследствие интенсификации доставки электролита в зону обработки;
- усиления кавитационного разрушения материала заготовки вследствие интенсификации доставки электролита в зону обработки;
- усиления токоподвода вследствие использования пучков углеровинга, более плотной их укладки по сравнению с прототипом и наличия выступающих с торцов сегментов токопроводящего углеродного слоя.
Заявленное техническое решение соответствует критерию «новизна», предъявляемому к изобретениям, т.к. заявленная совокупность признаков, обеспечивающая реализацию полученных технических результатов, не выявлена из исследованного уровня техники.
Заявленное техническое решение соответствует критерию «изобретательский уровень», предъявляемому к изобретениям т.к. не является очевидным для специалиста.
Заявленное техническое решение соответствует критерию «промышленная применимость», т.к. изготавливается на стандартном оборудовании из доступных материалов, с применением известных инструментов.
ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ИСТОЧНИКИ
1. Хафизов И.И. Малоотходное чистовое разделение дефицитных материалов комбинированным методом //И.И. Хафизов, А.Р. Закирова, З.Б Садыков. - Казань: Изд-во Казан. гос. техн. ун-та, 2014. - 136 с.
2. http://www.allied-russia.ru/otreznye-stanki/raskhodnye-materialy-oz - сайт компании Allied, которая производит широкий спектр высококачественного оборудования для пробоподготовки: резки, полировки, шлифовки, фрезеровки и очистки, а также сопутствующие расходные материалы.
3. http://cyberleninka.ru/article/n/elektrohimicheskaya-modifikatsiya-poverhonostnyh-svoystv-uglerodnogo-volokna-na-osnove-poliakrilonitrilla#ixzz4LjAJcgGm) электрохимическая модификация поверхностных свойств углеродного волокна на основе полиакрилонитрилла. Текст научной статьи по специальности «Химия». Авторы Страхов И.С. и др. Журнал «Наука и образование: научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана». ГРНТИ: 31 - Химия. ВАК РФ: 02.00.00. Выпуск №09/2013 стр. 37 заключение).

Claims (1)

  1. Электрод-инструмент для комбинированной резки токопроводящих материалов, выполненный с возможностью вращения и перемещения в направлении разрезаемой заготовки под прямым углом в зону резания, изготовленный из токопроводящего углеродного слоя, размещенного в кремнийорганическом слое, имеющем алмазоносный слой, отличающийся тем, что углеродный слой выполнен из пучков углеродных волокон, имеющих гидрофильные свойства, плотно уложенных в виде непрерывной линии, идущей в радиальном направлении с поворотами на торцах слоя с образованием выступающих сегментов.
RU2017100204A 2017-01-09 2017-01-09 Электрод-инструмент для комбинированной резки токопроводящих материалов RU2637868C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017100204A RU2637868C1 (ru) 2017-01-09 2017-01-09 Электрод-инструмент для комбинированной резки токопроводящих материалов

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017100204A RU2637868C1 (ru) 2017-01-09 2017-01-09 Электрод-инструмент для комбинированной резки токопроводящих материалов

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2637868C1 true RU2637868C1 (ru) 2017-12-07

Family

ID=60581341

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017100204A RU2637868C1 (ru) 2017-01-09 2017-01-09 Электрод-инструмент для комбинированной резки токопроводящих материалов

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2637868C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2680792C1 (ru) * 2018-05-07 2019-02-26 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) Электрод-инструмент для комбинированной резки токопроводящих материалов

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1593806A1 (ru) * 1988-07-15 1990-09-23 Харьковский политехнический институт им.В.И.Ленина Алмазный круг дл электроалмазного шлифовани
US6224469B1 (en) * 1997-06-05 2001-05-01 The Institute Of Physical And Chemical Research Combined cutting and grinding tool
RU142793U1 (ru) * 2013-07-02 2014-07-10 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский (Приволжский) Федеральный Университет" (ФГАОУ ВПО КФУ) Устройство для комбинированного разрезания токопроводящих материалов
CN105033373A (zh) * 2015-07-01 2015-11-11 西安理工大学 SiC单晶片的超声电复合切割装置及切割方法
RU2597843C1 (ru) * 2015-03-30 2016-09-20 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУВПО КФУ) Электрод-инструмент для комбинированной резки токопроводящих материалов

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1593806A1 (ru) * 1988-07-15 1990-09-23 Харьковский политехнический институт им.В.И.Ленина Алмазный круг дл электроалмазного шлифовани
US6224469B1 (en) * 1997-06-05 2001-05-01 The Institute Of Physical And Chemical Research Combined cutting and grinding tool
RU142793U1 (ru) * 2013-07-02 2014-07-10 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский (Приволжский) Федеральный Университет" (ФГАОУ ВПО КФУ) Устройство для комбинированного разрезания токопроводящих материалов
RU2597843C1 (ru) * 2015-03-30 2016-09-20 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУВПО КФУ) Электрод-инструмент для комбинированной резки токопроводящих материалов
CN105033373A (zh) * 2015-07-01 2015-11-11 西安理工大学 SiC单晶片的超声电复合切割装置及切割方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2680792C1 (ru) * 2018-05-07 2019-02-26 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) Электрод-инструмент для комбинированной резки токопроводящих материалов

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI517919B (zh) 有研磨粒部份嵌入金屬線且部份以有機黏合劑固持之鋸線
RU2637868C1 (ru) Электрод-инструмент для комбинированной резки токопроводящих материалов
TW201105433A (en) A fixed abrasive sawing wire with a rough interface between core and outer sheath
KR20200019199A (ko) 피복 절삭 공구
JP6612864B2 (ja) 切削工具
JP6063076B1 (ja) レジンボンドソーワイヤおよびその製造方法
KR101893810B1 (ko) 그리드 및 그 제조 방법 그리고 이온빔 처리 장치
RU2597843C1 (ru) Электрод-инструмент для комбинированной резки токопроводящих материалов
US5099723A (en) Stripper die and method of increasing the service life thereof
JP2001105330A (ja) マルチ砥石およびこれに使用する砥石単板
TWI781293B (zh) 電鍍磨石
Fang et al. Wire Electrochemical Trimming of Wire-EDMed Surface for the Manufacture of Turbine Slots
US8113917B2 (en) Grinding structure having micro ball
JP2016125985A (ja) 高周波焼入れ部材の内部残留応力測定方法
JP2016034673A (ja) ダイヤモンド被覆切削工具およびその製造方法
US10930513B1 (en) Method of producing silicon elements and integrated circuits
RU2479410C1 (ru) Способ изготовления отрезного алмазного круга
JP2002219643A (ja) ワイヤーソー用ローラおよびその製造方法
KR102142348B1 (ko) 카본 섬유 강화 플라스틱의 대형 펄스 전자빔 기반 디버링 방법 및 장치
JPH047896Y2 (ru)
JP5512362B2 (ja) ワイヤー工具
JP6323785B2 (ja) 網目研削砥石の製造方法
Ramulu et al. Cutting Characteristics of Titanium Graphite Composite by Wire Electrical Discharge Machining
EP1110671A2 (de) Abricht-, Hon und Schleifwerfzeug
RU2680792C1 (ru) Электрод-инструмент для комбинированной резки токопроводящих материалов