RU86588U1

RU86588U1 - DEVICE FOR ELECTRIC DISCHARGE OF DIELECTRIC MATERIALS

Info

Publication number: RU86588U1
Application number: RU2009119071/22U
Authority: RU
Inventors: Владимир Алексеевич Васин; Олег Васильевич Сомов; Владимир Алексеевич Сорокин; Владимир Платонович Францкевич; Михаил Дмитриевич Граменицкий; Игорь Вячеславович Суминов; Борис Львович Крит; Андрей Валериевич Эпельфельд; Анатолий Михайлович Борисов; Валерий Борисович Людин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Инновационно-технологический центр "НАНОМЕР"
Priority date: 2009-05-21
Filing date: 2009-05-21
Publication date: 2009-09-10

Abstract

Устройство для электроразрядной обработки диэлектрических материалов, состоящее из источника СВЧ-излучения, СВЧ-резонатора, 2-координатного столика, отличающееся тем, что в верхней части резонатора установлена непроводящая трубка с металлическим соплом, выходное отверстие которого направлено на поверхность обрабатываемого участка детали, трубка соединена гибким трубопроводом с насосом и резервуаром с рабочей жидкостью.Device for electric-discharge processing of dielectric materials, consisting of a microwave source, microwave resonator, 2-axis stage, characterized in that a non-conductive tube with a metal nozzle is installed in the upper part of the resonator, the outlet opening of which is directed to the surface of the workpiece area, the tube is connected flexible piping with pump and reservoir with working fluid.

Description

Полезная модель используется для рельефной электрообработки поверхности деталей из диэлектрических материалов, механическая обработка которых затруднена, в частности, изготовленных из технической керамики, применяемой в машиностроении и электронике.The utility model is used for relief electric surface treatment of parts made of dielectric materials, the mechanical processing of which is difficult, in particular, made of technical ceramics used in mechanical engineering and electronics.

Известно устройство для размерной обработки диэлектрика, в котором воздействие на диэлектрик осуществляется лазерным и СВЧ излучением. Комбинированное воздействие лазерного и СВЧ излучения позволяет получать узкие отверстия и разрезы в диэлектриках. (Kozyгev S.P. Nevrovsky У.A. et al. Ргос.17 Int. Symp.on Disch. and EL. Insul. In Vacuum. Berkeley. USA. 1996)A device for dimensional processing of a dielectric is known, in which the action on the dielectric is carried out by laser and microwave radiation. The combined effect of laser and microwave radiation makes it possible to obtain narrow holes and cuts in dielectrics. (Kozygev S.P. Nevrovsky W.A. et al. Propos. 17 Int. Symp.on Disch. And EL. Insul. In Vacuum. Berkeley. USA. 1996)

Недостатком известного устройства является то, что при обработке детали используют источник энергии в виде лазерного излучения, применение которого для некоторых видов диэлектриков экономически и технически нецелесообразно.A disadvantage of the known device is that when processing the parts they use an energy source in the form of laser radiation, the use of which for some types of dielectrics is economically and technically impractical.

Ближайшим техническим решением является устройство для электроразрядной обработки непроводящих конструкционных материалов воздействием СВЧ-поля и сфокусированного лазерного излучения. Источник СВЧ-излучения и СВЧ-резонатор соединены волноводом. Диэлектрик помещен в СВЧ-резонатор. Электрический разряд, созданный СВЧ-полем, разрушает и удаляет материал на поверхности диэлектрика в точке, локально нагретой лазерным излучением. (RU, патент, 2024367, кл, В23Н 1/00,1994.)The closest technical solution is a device for electric-discharge processing of non-conductive structural materials by the action of a microwave field and focused laser radiation. The microwave source and the microwave cavity are connected by a waveguide. The dielectric is placed in a microwave cavity. An electric discharge created by a microwave field destroys and removes material on the surface of the dielectric at a point locally heated by laser radiation. (RU, patent, 2024367, cells, B23H 1 / 00.1994.)

Недостатком известного устройства является использование для локального нагрева обрабатываемой детали источника лазерного излучения. Применение лазера не всегда экономически целесообразно. Также для обработки различных видов технических керамик, необходимо проводить подготовку устройства с учетом их электрофизических свойств.A disadvantage of the known device is the use of a source of laser radiation for local heating of the workpiece. The use of a laser is not always economically feasible. Also, for processing various types of technical ceramics, it is necessary to prepare the device taking into account their electrophysical properties.

Полезная модель направлена на упрощение процесса рельефной обработки СВЧ-разрядом поверхности деталей из диэлектрических материалов без использования лазерного излучения для нагрева обрабатываемого участка поверхности детали.The utility model is aimed at simplifying the process of embossing with a microwave discharge on the surface of parts made of dielectric materials without using laser radiation to heat the treated part of the surface of the part.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для электроразрядной обработки диэлектрических материалов, состоящем из источника СВЧ-излучения, закрепленного на СВЧ-резонаторе, 2-х координатного столика для размещения и перемещения детали, в верхней части резонатора напротив обрабатываемого участка поверхности детали установлена непроводящая трубка с металлическим наконечником в виде сопла, а трубка гибким трубопроводом соединена с насосом для подачи из резервуара рабочей жидкости через узкое выходное отверстие сопла на участок обработки поверхности детали.The specified technical result is achieved by the fact that in the device for electric-discharge processing of dielectric materials, consisting of a microwave radiation source mounted on a microwave resonator, a 2-coordinate stage for placing and moving the part, a non-conductive material is installed in the upper part of the resonator opposite the machined part of the surface of the part a tube with a metal tip in the form of a nozzle, and the tube is connected by a flexible pipe to a pump for supplying a working fluid from the reservoir through a narrow outlet cost sharing processing portion on the workpiece surface.

На чертеже изображена схема устройства для электроразрядной обработки диэлектрических материалов.The drawing shows a diagram of a device for electric discharge processing of dielectric materials.

Устройство состоит из источника СВЧ-излучения 1,закрепленного на СВЧ-резонаторе 2, 2-х координатного столика 3 для закрепления и перемещения детали 4, непроводящей трубки 5, металлического сопла 6, гибкого трубопровода 7, насоса 8 и резервуара 9 с рабочей жидкостью.The device consists of a microwave radiation source 1, mounted on a microwave resonator 2, 2 coordinate table 3 for fixing and moving the part 4, a non-conductive tube 5, a metal nozzle 6, a flexible pipe 7, a pump 8 and a reservoir 9 with a working fluid.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Деталь 4 устанавливают в 2-х координатном столике 3, расположенном внутри СВЧ-резонатора 2, обрабатываемым участком напротив металлического сопла 6, так чтобы сопло не касалось поверхности детали, и включают источник СВЧ-излучения 1, которое поступает в СВЧ-резонатор. Металлическое сопло вблизи диэлектрика в СВЧ-поле является концентратором электрического поля. Усиление электрического поля приводит к возникновению электрического разряда на поверхности детали. Затем включают насос 8, который подает через гибкий трубопровод 7 и непроводящую трубку 5 из резервуара 9 рабочую жидкость. Струя рабочей жидкости из сопла попадает в зону электрического разряда, проходя через который нагревается и ударяет в поверхность детали. Также благодаря нагреву рабочей жидкости ее химическая активность возрастает. Нагретый участок поверхности обрабатываемой детали в зоне возникновения электрического разряда разрушается в месте попадания в него струи рабочей жидкости. Рабочая жидкость удаляет продукты разрушения и стекает в резервуар. Регулируемая скорость перемещения детали с помощью 2-х координатного столика определяет продолжительность воздействия струи рабочей жидкости. При перемещении детали на обрабатываемой поверхности появляется рез определенной ширины и глубины.Part 4 is installed in a 2-coordinate stage 3, located inside the microwave cavity 2, the treated area opposite the metal nozzle 6, so that the nozzle does not touch the surface of the part, and include a source of microwave radiation 1, which enters the microwave cavity. A metal nozzle near a dielectric in a microwave field is an electric field concentrator. The amplification of the electric field leads to the appearance of an electric discharge on the surface of the part. Then include a pump 8, which delivers through the flexible pipe 7 and a non-conductive tube 5 from the reservoir 9 of the working fluid. The jet of working fluid from the nozzle enters the zone of electric discharge, passing through which it heats up and hits the surface of the part. Also, due to heating of the working fluid, its chemical activity increases. The heated surface area of the workpiece in the zone of occurrence of the electric discharge is destroyed in the place where the jet of working fluid gets into it. The working fluid removes the products of destruction and drains into the tank. The adjustable speed of movement of the part using a 2-coordinate table determines the duration of exposure to a jet of working fluid. When moving the part on the surface to be machined, a cut of a certain width and depth appears.

Во избежание термического разрушения обрабатываемых деталей из технической керамики, устанавливают регулируемую мощность разряда 1,0-1,3 кВт с длиной волны 12,5 см. Расстояние от сопла до поверхности обрабатываемой детали выбирают 5-10 мм, при этом площадь поверхности, охватываемая электрическим разрядом достигает 20-25 мм ².Рабочую жидкость, которая должна химически растворять керамику, подбирают в зависимости от химического состава обрабатываемого материала.In order to avoid thermal destruction of the workpieces made of technical ceramics, an adjustable discharge power of 1.0-1.3 kW with a wavelength of 12.5 cm is installed. The distance from the nozzle to the surface of the workpiece is chosen 5-10 mm, while the surface area covered by the electric discharge reaches 20-25 mm ^{2. The} working fluid, which should chemically dissolve the ceramics, is selected depending on the chemical composition of the processed material.

Ширина и глубина реза определяются поперечником струи, который зависит от диаметра выходного отверстия сопла, скоростью подачи рабочей жидкости и продолжительностью воздействия. Подбором сопел, регулировкой скорости подачи рабочей жидкости и продолжительностью воздействия достигается ширина реза от 0,1 до 0,4 мм при глубине реза до 0,2 мм.The width and depth of cut are determined by the diameter of the jet, which depends on the diameter of the nozzle outlet, the flow rate of the working fluid and the duration of exposure. By selecting nozzles, adjusting the flow rate of the working fluid and the duration of exposure, a cut width of 0.1 to 0.4 mm is achieved with a cut depth of 0.2 mm.

Устройство для электроразрядной обработки диэлектрических материалов обладает большей простотой (по сравнению с прототипом), так как в нем вместо источника лазерного излучения используют насос для подачи рабочей жидкости в зону обработки поверхности детали.A device for electric-discharge processing of dielectric materials has greater simplicity (compared to the prototype), because instead of using a laser radiation source, a pump is used to supply the working fluid to the surface treatment zone of the part.

Claims

Device for electric-discharge processing of dielectric materials, consisting of a microwave source, microwave resonator, 2-axis stage, characterized in that a non-conductive tube with a metal nozzle is installed in the upper part of the resonator, the outlet opening of which is directed to the surface of the workpiece area, the tube is connected flexible piping with pump and reservoir with working fluid.