RU2639201C1

RU2639201C1 - Tool-electrode for electrical discharge machining of spherical surfaces

Info

Publication number: RU2639201C1
Application number: RU2016124457A
Authority: RU
Inventors: Алексей Александрович Иванов; Владимир Николаевич Халдеев
Priority date: 2016-06-20
Filing date: 2016-06-20
Publication date: 2017-12-20

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: tool-electrode has a central channel for pumping dielectric fluid and comprises at least one working element in the form of a rod with a through hole for pumping dielectric fluid located parallel to the axis of rotation of the tool electrode passing through the center of the processed spherical surface, and made with the possibility of adjusting the distance of the axis of the working element from the axis of rotation of the tool-electrode. The working element is connected to the central channel, and the working surface of the rod has an oblique-faced end that is tangential to the processed spherical surface.

EFFECT: possibility to process spherical surfaces of different sizes with the same tool, after an insignificant adjustment.

3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при разработке технологических процессов и проектировании технологической оснастки для электроэрозионного формообразования прецизионных сферических поверхностей в виде шаровых сегментов или шаровых поясов.The invention relates to the field of mechanical engineering and can be used in the development of technological processes and the design of technological equipment for electroerosive shaping of precision spherical surfaces in the form of spherical segments or ball zones.

Известен способ электроэрозионной обработки (ЭЭО) сферических поверхностей, в котором используются трубчатые цилиндрические электроды-инструменты (ЭИ), вращающиеся вокруг своей оси и работающие при обработке выпуклых или вогнутых сферических поверхностей, соответственно внутренней или наружной кромкой [а.с. №442909 СССР, приоритет от 10.07.1972, опубл. 15.09.1974 г., В23Р 1/00]. ЭЭО основана на удалении припуска за счет эрозии металла под воздействием последовательных электрических импульсов, возникающих в межэлектродном промежутке (МЭП), - пространстве между электродом-инструментом (ЭИ) и заготовкой. Для формирования необходимого МЭП и для удаления из зоны обработки продуктов эрозии электроэрозионную обработку обычно ведут в среде диэлектрической жидкости, в которую погружаются заготовка и ЭИ. Использование трубчатого (полого) ЭИ позволяет отказаться от погружения зоны обработки в жидкость и прокачивать ее через полость ЭИ.A known method of electrical discharge machining (EEO) of spherical surfaces, in which tubular cylindrical electrodes-tools (EI) are used, rotating around its axis and working when processing convex or concave spherical surfaces, respectively, with an inner or outer edge [a.c. No. 442909 of the USSR, priority of 07/10/1972, publ. September 15, 1974, B23P 1/00]. EEE is based on the removal of allowance due to metal erosion under the influence of successive electrical pulses arising in the interelectrode gap (MEP), the space between the electrode-tool (EI) and the workpiece. In order to form the necessary MEP and to remove erosion products from the treatment zone, the EDM is usually carried out in a dielectric fluid medium into which the workpiece and EI are immersed. The use of tubular (hollow) EI allows you to refuse to immerse the treatment zone in a liquid and pump it through the EI cavity.

Недостатком данного технического решения является нестабильность формы инструмента, кромка которого из-за эрозии ЭИ быстро теряет первоначальную форму, и в обработку вступает площадь прилегающей части сечения ЭИ. Кроме того, в процессе обработки изменяется радиус обрабатываемой сферической поверхности, что приводит к нарушению основного признака технического решения.The disadvantage of this technical solution is the instability of the shape of the tool, the edge of which due to erosion of the EI quickly loses its original shape, and the area of the adjacent part of the EI section enters the processing. In addition, during processing, the radius of the processed spherical surface changes, which leads to a violation of the main feature of the technical solution.

Наиболее близким к предлагаемому является выбранный в качестве прототипа способ электроэрозионной обработки сферических поверхностей трубчатым ЭИ, при котором в процессе эрозии ЭИ происходит его самопрофилирование [Халдеев В.Н., Иванов А. А., Завалишин Ю.К. Электроэрозионное формообразование прецизионных оболочек сферической формы. - Саров, 2011, стр. 15-18, рис. 2.4]. При установленных условиях торец самопрофилирующегося электрода-инструмента в процессе эрозии также принимает сферическую форму, эквидистантную обрабатываемой поверхности (фиг. 1). В ходе дальнейшей обработки, независимо от ее продолжительности, сферическая форма рабочей поверхности ЭИ сохраняется. Недостаток данного технического решения определяется тем, что для ЭЭО самопрофилирующимся инструментом характерна интенсивная эрозия ЭИ. С учетом того, что ЭИ изготавливают преимущественно из дорогостоящей меди или медных сплавов, это связано с большими технологическими расходами, особенно при больших габаритах ЭИ. Кроме того, рассмотренный способ требует изготовления для каждого вида и размера заготовки электродов с индивидуальными значениями внешнего и внутреннего диаметров. Это сопровождается большим расходом металла и высокими затратами на изготовление ЭИ.Closest to the proposed one is a method of electroerosive treatment of spherical surfaces with tubular EI selected as a prototype, in which in the process of ER erosion its self-profiling occurs [Khaldeev V.N., Ivanov A.A., Zavalishin Yu.K. Electroerosive shaping of precision shells of a spherical shape. - Sarov, 2011, pp. 15-18, Fig. 2.4]. Under established conditions, the end face of the self-profiling electrode-tool in the process of erosion also takes a spherical shape, equidistant to the processed surface (Fig. 1). In the course of further processing, regardless of its duration, the spherical shape of the working surface of the EI is preserved. The disadvantage of this technical solution is determined by the fact that for EEE self-profiling tool is characterized by intense erosion of EI. Taking into account the fact that EI is produced mainly from expensive copper or copper alloys, this is associated with large technological costs, especially with large dimensions of EI. In addition, the considered method requires manufacturing for each type and size of the electrode blank with individual values of the external and internal diameters. This is accompanied by a large consumption of metal and high costs for the manufacture of EI.

Техническим результатом предлагаемого технического решения является возможность производить обработку сферических поверхностей различных размеров одним и тем же инструментом, после незначительной его переналадки. Это повышает производительность труда и приводит к снижению технологических расходов на изготовление оснастки для электроэрозионной обработки сферических поверхностей.The technical result of the proposed technical solution is the ability to process spherical surfaces of various sizes with the same tool, after a minor readjustment. This increases labor productivity and leads to lower technological costs for the manufacture of equipment for electrical discharge machining of spherical surfaces.

Технический результат достигается тем, что для электроэрозионной обработки сферических поверхностей различных типоразмеров применяется электрод-инструмент, ось вращения которого проходит через центр обрабатываемой сферической поверхности, находящийся на оси вращения заготовки. В состав электрода-инструмента входит по крайней мере один рабочий элемент, выполненный в виде стержня со сквозным отверстием для прокачки диэлектрической жидкости. Рабочий элемент расположен параллельно оси вращения электрода-инструмента и прикреплен к нему с возможностью регулировки расстояния от оси вращения электрода-инструмента. Рабочая поверхность стержня имеет скошенный торец, расположенный по касательной к обрабатываемой поверхности. Рабочий элемент соединен с имеющимся центральным каналом электрода-инструмента гибкой трубкой. В случае применения нескольких рабочих элементов, они распределены по окружности, описываемой их торцами при вращении электрода-инструмента вокруг оси.The technical result is achieved by the fact that for electroerosive processing of spherical surfaces of various sizes, an electrode tool is used, the axis of rotation of which passes through the center of the processed spherical surface, located on the axis of rotation of the workpiece. The composition of the electrode tool includes at least one working element, made in the form of a rod with a through hole for pumping a dielectric fluid. The working element is located parallel to the axis of rotation of the electrode-tool and attached to it with the ability to adjust the distance from the axis of rotation of the electrode-tool. The working surface of the rod has a beveled end located tangentially to the work surface. The working element is connected to the existing central channel of the electrode-tool with a flexible tube. In the case of using several working elements, they are distributed around the circumference described by their ends during rotation of the electrode-tool around the axis.

На фиг. 1 показан осевой разрез электрода-инструмента и заготовки с обрабатываемой сферической поверхностью, где:In FIG. 1 shows an axial section of an electrode-tool and a workpiece with a machined spherical surface, where:

1 - заготовка;1 - blank;

2 - рабочий элемент;2 - work item;

3 - механизм радиального перемещения;3 - the mechanism of radial movement;

4 - механизм поворота рабочих элементов;4 - the rotation mechanism of the working elements;

5 - центральный канал электрода инструмента;5 - the central channel of the instrument electrode;

6 - гибкая трубка;6 - flexible tube;

7 - сферообразующий контур;7 - sphere forming circuit;

8 - образующая окружность.8 - forming a circle.

Электрод-инструмент (фиг. 1) устроен и работает следующим образом. При обработке он приводится во вращение вокруг своей оси, которая пересекается с осью вращения заготовки 1 в центре обрабатываемой сферической поверхности. В состав электрода-инструмента входит рабочий элемент 2 (в данном случае два рабочих элемента), выполненный в виде стержня с постоянным по длине сечением. При вращении электрода-инструмента торец рабочего элемента 2 описывает образующую окружность 8, которая при вращении заготовки 1 вокруг своей оси, с учетом геометрических особенностей рассматриваемой системы, эквивалентна сферообразующему контуру 7 обрабатываемой поверхности и обеспечивает ей сферическую форму. Диаметр образующей окружности 8 регулируется таким образом, чтобы образующая окружность 8 полностью охватывала сферообразующий контур 7 обрабатываемой поверхности. Изменение диаметра образующей окружности 8 обеспечивается механизмом радиального перемещения 5, создающим возможность изменения расстояния R оси рабочего элемента 2 от оси вращения электрода-инструмента. Для сокращения периода приработки торца рабочего элемента 2 относительно сферической поверхности, торец располагается по касательной к обрабатываемой сферической поверхности, что достигается выбором угла скоса торца и регулировкой углового положения рабочего элемента 2 относительно его оси при помощи механизма поворота 4. Принципиально для сферообразования достаточно одного рабочего элемента 2, однако для повышения производительности обработки и обеспечения непрерывности электрического контакта может использоваться несколько рабочих элементов, размещенных по образующей окружности. Поперечный размер самих рабочих элементов 2 принципиального значения не имеет, он может приниматься из условия оптимизации производительности обработки во взаимосвязи с условиями самопрофилирования инструмента.The electrode tool (Fig. 1) is arranged and operates as follows. When processing it is driven into rotation around its axis, which intersects with the axis of rotation of the workpiece 1 in the center of the processed spherical surface. The composition of the electrode tool includes a working element 2 (in this case, two working elements), made in the form of a rod with a constant section along the length. When the tool electrode rotates, the end face of the working element 2 describes a forming circle 8, which, when the workpiece 1 rotates around its axis, taking into account the geometric features of the system under consideration, is equivalent to the sphere-forming contour 7 of the processed surface and provides it with a spherical shape. The diameter of the forming circle 8 is adjusted so that the forming circle 8 completely covers the sphere-forming contour 7 of the treated surface. Changing the diameter of the generatrix of the circle 8 is provided by the radial movement mechanism 5, creating the ability to change the distance R of the axis of the working element 2 from the axis of rotation of the electrode-tool. To shorten the running-in period of the end face of the working element 2 relative to the spherical surface, the end face is tangent to the spherical surface being machined, which is achieved by selecting the bevel angle of the end face and adjusting the angular position of the working element 2 relative to its axis using the rotation mechanism 4. In principle, one working element is sufficient for sphere formation 2, however, several slaves can be used to increase processing productivity and ensure continuity of electrical contact. sneeze elements arranged on the circumference. The transverse size of the working elements 2 themselves is not of fundamental importance, it can be taken from the condition of optimizing the processing productivity in conjunction with the conditions of the tool’s self-profiling.

Чтобы, по мере изнашивания рабочих элементов, диаметр образующей окружности не искажался, рабочие элементы располагают параллельно оси вращения электрода-инструмента.So that, as the working elements wear out, the diameter of the forming circle is not distorted, the working elements are parallel to the axis of rotation of the electrode-tool.

Для заполнения межэлектродного промежутка диэлектрической жидкостью полости рабочих элементов 2 соединяются с центральным каналом электрода инструмента 5 гибкой трубкой 6.To fill the interelectrode gap with dielectric fluid, the cavities of the working elements 2 are connected to the central channel of the electrode of the tool 5 by a flexible tube 6.

Claims

1. The electrode tool for electrical discharge machining of spherical surfaces of various sizes, having a Central channel for pumping a dielectric fluid and containing at least one working element made in the form of a rod with a through hole for pumping a dielectric fluid located parallel to the axis passing through the center of the processed spherical surface rotation of the electrode tool and configured to adjust the distance of the axis of the working element from the axis of rotation of the electrode tool, while the working element is connected to the Central channel, and the working surface of the rod has a beveled end located tangentially to the spherical surface being machined.

2. The electrode tool according to claim 1, characterized in that the working element is connected to the Central channel of the electrode tool with a flexible tube.

3. The electrode-tool according to claim 1, characterized in that the working elements are located in a circle described by their ends when the electrode-tool rotates around an axis.