SU1509205A1 - Устройство дл электроэрозионного легировани - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электрофизическим и электрохимическим методам обработки, в частности к устройствам дл  электроэрозионного легировани . Целью изобретени   вл етс  повышение качества и производительности легировани  за счет увеличени  быстродействи  след щей подачи. В индуктор 12 двухкоординатного привода подают переменный ток. В цилиндре 8 создаетс  бегущее вдоль оси поле, направление которого осуществл етс  чередованием фаз в индукторе и зависит от состо ни  эрозионного промежутка. Возникает механическое усилие, перемещающее подвижную часть устройства вдоль оси. Аналогично, подава  переменный ток в индуктор 11 двухкоординатного привода, обеспечивают вращение подвижной части устройства в подшипнике 9. В индуктор 4 привода колебательных перемещений подают ток повышенной частоты, а в индуктор 5 - посто нный ток подмагничивани . В результате магнитостриктор 3 получает колебательные перемещени , сообщаемые через электрододержатель 2 электроду 1. Между электродом 1 и деталью 13 возбуждаютс  разр ды. Конец магнитостриктора 3, закрепленный во втулке 6, неподвижен относительно цилиндра 8, благодар  выполнению втулки 6 в виде инерционного элемента, что исключает высокочастотные вибрации подшипника 9. Подаваема  через полые элементы, цилиндр 8, вставку 7, втулку 6, магнитостриктор 3 и электрод 1 рабоча  среда обеспечивает эффективное охлаждение. Сканирующее движение каретки 10 обеспечивает обработку всей поверхности. 2 ил.

Description

Ю

правление которого осуществл етс  чередованием фаз в индукторе и зависит от состо ни  эрозионного промежутка Возникает механическое усилие, перемещающее подвижную часть устройства вдоль оси. Аналогично, подава  переменный ток в индуктор 1 двухкоорди- натного привода, обеспечивают вращение подвижной части устройства в подшипнике 9 В индуктор 4 привода колебательных перемещений подают ток повышенной частоты, а в индуктор 5 - посто нный ток подмагничивани . В результате магнитостриктрр 3 получает колебательные перемещени , сообщае ыe через элекгрододержатель 2 электроду 1. Между электродом 1 и деталью 13 возбу гдаютс  разр ды. Конец магнитостриктора 3, закрепленный во втулке 6, неподвижен относительно цилиндра 8, благодар  выполнению втулки 6 в виде инерционного элемента, что исключает высокочастотные вибрации подшипника 9. Подаваема  через полые

элементы, цилиндр 8, вставку 7, втулку 6, магнитостриктор 3 и электрод 1 рабоча  среда обеспечивает эффектив- нов охлаждение. Сканирующее движение

каретки 10 обеспечивает обработку всей поверхности 2 ил.

Изобретение относитс  к электрофизическим и электрохимическим методам обработки, в частности к устройствам ДЛЯ электроэрозионного легиро- вани .

Целью изобретени   вл етс  повыще- ние качества и производительности легировани  за счет увеличени  быстро- действи  след щей подачи.

На фиг,1 приведено устройство, об- щий вид; на фиг о2 - то же, с электродом из магнитострикционного материала

Устройство дл  электроэрозионного легировани  содержит легирующий элек- трод 1, закрепленный в электрододер- жателе 2, размещенном на конце полого цилиндрического магнитостриктора 3, вокруг наружной поверхно.сти которого с зазором установлен привод ко- лебательных перемещений электрода, состо щий из индуктора 4 высокочастотного намагничивани  переменного тока и индуктора 5 подмагничивани  посто нным полем, вьшолненных в виде ак- сиальных катущек ,

Магнитостриктор 3 закреплен противоположным электроду 1 концом на инер ционном элементе, вьшолненном в виде полой медной втулки 6, котора  закреплена на одной из упруго св занных частей упругого элемента, выполненного в виде пружин щей вставки 7, уменьшение жесткости которой в осевом направлении достигнуто выполнением ко- сых сквозных пазов в ее теле равномерно по окружности. Вставка 7 вьшолне- на из пружинного материала, бериллие- вой бронзы. Упруго св занна  с пер

5

30

с- о , r

0

вой втора  часть вставки 7 закреплена на вторичном элементе двухко- ординатного привода, выполненном в виде гладкого полого электропроводного цилиндра 8, соосно размещенного в двухкоординатном подшипнике 9, закрепленном на каретке 10 привода сканирующего перемещени  над обрабатываемой поверхностью. Подшипник 9 выполнен из щариков, размещенных в сепараторе с возможностью продольного перемещени  по наружной цилиндрической гладкой поверхности цилиндра 8 и его вращени  вокруг продольной оси. Цилиндр 8 соосно размещен в индукторе 11 двухкоординатного привода, предназначенного дл  создани  с помощью обращенных к поверхности цилиндра 8 полюсов своего сердечника вращающегос  вокруг продольной оси цилиндра 8 магнитного пол , что обеспечиваетс  питанием индуктора 11 многофазным током. Цилиндр 8 Также размещен в индукторе 12 двухкоординатного привода, Ттредназначенном дл  создани  с помощью , обращенных к поверхности цилиндра 8 полюсов своего сердечника бегущего вдоль оси цилиндра 8 магнитного пол .

Индукторы II и 12 закреплены посредством их общего корпуса на каретке 10 привода сканирующего перемещени  (не показан), При использовании электрода 1, про вл ющего магнито- стрикционные свойства (фиг.2), его размещают в индукторах 4 и 5 с зазором , Электрододержатель 2 выполнен из материала с повышенным удельным весом

и служит инерционным элементом,втулку 6 не примен ют

Благодар  вьтолнению цилиндра 8 с гладкой наружной поверхностью он одинаково эффективно выполн ет свои функции и в рабочей зоне индуктора 11, и в рабочей зоне индуктора 12. Это позвол ет при заданном необходимом ходе подвижной части двухкоординатно- го привода значительно уменьшить рассто ние между полюсами сердечников индукторов 11 и 12, разместив их практически вплотную друг к другу в виде единого блока омагничивани  цилиндра 8 в двух перпендикул рных направле- ни х, что позвол ет значительно умень- пшть длину и массу подвижной части - цилиндра 8 о

Цилиндр 8 может быть выполнен из ферромагнитного материала с электропроводным слоем на внешней цилиндрической поверхности, что повышает эффективность привода. Кроме того.

чтобы электрод I находилс  на участке , подлежащем обработке. В индуктор 12 подают переменный ток, чередование фаз которого, частота и (или) амплитуда однозначно оп- редел ют с  состо ние эрозионного i. промежутка, При среднем омическом сопротивлении промежутка, превышающем

Q заданное до начала обработки в соответствии с примен емым способом легировани  значение, чередование фаз соответствует..перемещению электрода 1 к детали 13, при сопротивлении,

15 меньшем заданного, - перемещению электрода 1 от детали 13.

Обращенные к гладкой цилиндрической поверхности цилиндра 8 полюсы сердечника индуктора 12 создают бегу20 щее вдоль оси цилиндра 8 поле, направление которого соответствует этому чередованию фаз, а частота и (или) амплитуда - величине рассогласовани  заданного и фактического оми-

втулка 6 может быть выполнена из фер- 25 ческих сопротивлений эрозионного проромагнитного материала и ее выступающа  в зоны двухкоординатного привода часть располагаетс  на всей длине зон индукторов. 1 и 12 (вариант устройства с удлиненной втулкой 6 показан справа от продольной оси подвижной части устройства). При этом наружна  поверхность втулки 6 отстоит от внутренней поверхности полого цилиндра 8 на минимальное, исключающее механический Контакт, рассто ние В таком варианте выполнени  втулка 6 выполн ет совмещенную функцию - .инерционного элемента дл  в.ысокочастотных осциллирующих колебаний магни- 40 ток, чередование фаз которого соот- тостриктора 3 с электрододержателем 2 ветствует необходимому направлению и электродом 1 и ферромагнитного эле- . вращени  подвижной части вокруг ее

продольной оси, а частота и (или) амплитуда тока соответствуют выбмента в зонах индукторов 11 и 12. Использование инерционного элемента в качестве ферромагнитного тела в рабо- 45 Рзнной угловой скорости этого вращени . Бегущее вокруг оси цилиндра 8 поле взаимодействует с также с телом втулки 6

чих зонах привода двухкоординатного перемещени  позвол ет рационально использовать общую массу подвижной части предлагаемого устройства, по- при той же массе подвижной части большую мощность двухкоординат- кого привода, что дополнительно увеличивает быстродействие след щей подачи

Устройство работает следующим об- разом.

Размещают каретку 10 над поверх- ност.ью обрабатываемой детали 13 так.

его телом (а в другом ва- рианте выполнени ), в результате в gQ направлении бегущего пол  в цилиндре 8 (и втулке 6) возникает тангенциальное механическое усилие относительно индуктора 11,вращающее подвижную часть устройства вокруг ее gg продольной оси в подшипнике 9.

Поскольку вторичный элемент двухкоординатного привода имеет гладкую цилиндрическую поверхность, то одни и те же части элемента при продольчтобы электрод I находилс  на участке , подлежащем обработке. В индуктор 12 подают переменный ток, чередование фаз которого, частота и (или) амплитуда однозначно оп- редел ют с  состо ние эрозионного i. промежутка, При среднем омическом сопротивлении промежутка, превышающем

Q заданное до начала обработки в соответствии с примен емым способом легировани  значение, чередование фаз соответствует..перемещению электрода 1 к детали 13, при сопротивлении,

5 меньшем заданного, - перемещению электрода 1 от детали 13.

Обращенные к гладкой цилиндрической поверхности цилиндра 8 полюсы сердечника индуктора 12 создают бегу0 щее вдоль оси цилиндра 8 поле, направление которого соответствует этому чередованию фаз, а частота и (или) амплитуда - величине рассогласовани  заданного и фактического оми- .

межутка. Бегущее вдоль оси цилиндра 8 поле взаимодействует с его телом (а также с телом втулки 6, если она выполнена удлиненной в зоны индукто30 ров II и 12 и ферромагнитной), в результате в направлении бегущего пол  в цилиндре 8 (и втулке 6) возникает механическое усилие относительно индуктора 12, перемещающее подвижнзпо

2g часть устройства вдоль ее про.цольной оси в подшипнике 9 до устранени  рассогласовани  заданного и фактического состо ний эрозионного промежуткао Б индуктор 11 подают переменный

45 Рзнной угловой скорости этого вращени . Бегущее вокруг оси цилиндра 8 поле взаимодействует с также с телом втулки 6

его телом (а в другом ва- рианте выполнени ), в результате в gQ направлении бегущего пол  в цилиндре 8 (и втулке 6) возникает тангенциальное механическое усилие относительно индуктора 11,вращающее подвижную часть устройства вокруг ее gg продольной оси в подшипнике 9.

Поскольку вторичный элемент двухкоординатного привода имеет гладкую цилиндрическую поверхность, то одни и те же части элемента при продоль10

30

ом перемещении поочередно выполн ют оответствующие функции в зонах инукторов 11 и 12, а поступательное

еремещение вдоль оси не вли ет на ращательное перемещение вокруг этой си, и наоборот.

При использовании втулки 6 из феромагнитного материала, размещение ее части в зоне двухкоординатного ривода толщину стенки цилиндра 8 вы- брфают такой, чтобы глубина прониковени  тока с частотой индуктора была больше толщины стенки и. поле взаимодействовало .как-с дил.иидром 8, так и с. злементом ;зтул.ки 6.

В ирщуктор 4 привода колебательных перемещений подают переменный ток иовьшденной частоты (например; в диапазоне 10 Ю Гц) в индуктор 5 - :посто нный ток, достаточньй дл  под- магнтшвани  (если не использован ва риант с посто нным магнитом). Благодар  взаимодействию индукто-ров 4 и 5 с мaг нитocтpиктopo l 3 (или электродом 15 обладающим магнитострйкцион- ным эффектом по другому варианту вы- гюлнени ) последний приводит в колебательное возвратно-поступательное движение электрододержатель 2 с электродом 1э который периодически с этой частотой осциллирует эрозионный про- 1 1ежутоКоЗатем к легирующему электроду 1 и обрабатьшаемой детали 13 подают ток технологических дашульсов (источник не. показан) „

Токоподвод к подвижной части устройства - циливдру 8 выполн ют в виде щетки (не показана) ,. путь тока от элемента 8 к электроду 1 лежит через электропроводные элементы 7,6j3 и 2 Если материал элемента 3 не электро- проводен, его внутренн   поверхность покрыта электропроводным слоем дл  осуществлени  контакта элемента 6 с элементом 2. Если такое покрытие не вьшолн ют, то необход11мо соединить проводником небольнюй массы и жесткости элементы б и 2,, что обеспечива-50 ет-наделшьш электрический контакт зтих элементов, так как к проводни™ ку приложены только высокочастотньге вибрации и соединение можно выполнить неподвижным,. .

Таким образом, происходит электроэрозионное легирование обрабатываемой поверхности детали 13 материалом легирующего электрода 1 с повыс

15

20

35

40

45

55

10

30

50

5092058

шейной частотой о Под действием эрозионных разр дов, осуществл ющих перенос материала электрода 1 на де- с таль 13, рабочий конец электрода 1

затачиваетс  в ходе обработки, что обеспечиваетс  вращением электрода 1 совместно с подвижной частью устройства В результате эрозионные разр ды возникают между возобновл емой 3 ходе обработки конической поверхностью рабочего конца электрода 1, преимущественно по образующей конус самозаточки линии, обращенной на15 иболее близко к оь рабатываемой поверхности , что позвол ет повысить сплошность получаемого покрыти  и . этим повысить качество и производительность легировани ,

20 Цилиндр 8, вставка 7, втулка 6, кагнитостриктор 3, а также электрод 1 или электрододержатель 2 выполнены полыми, их полости сообщаютс  между собой и с источником газовой охлаж- дающей среды (не показан) повышенного давлени , св занным с противоположным электроду 1 концом цилиндра 8. В качестве охлаждающей среды в слугше полого электрода 1 используетс  рабоча  среда, например воздух„ Поскольку глубина проншсновени  маг- ifflTHoro пол  индукторов 4, 11 и 12 в тело соответственно магнитостриктора 3, а также цилиндра 8 ограничена, при достаточной дл  необходимой магнитной св зи толщине стенок магнитострик- тора 3 и цилиндра 8 .вы.полнение их по- Х1ыми практически не вли ет на выполнение ими своих функций, т.е. сердцевинна  часть может быть удалена без понижени  КПД, а облегченна  подвижна  часть устройства будет иметь более высокие динамические показатели Таким образом, изобретение позвол ет одновременно облегчить подвижную часть и обеспечить ее интенсивное охлалщение, что в совокупности позвол ет значительно повысить быстродействие след щего за состо нием эрозионного промежутка перемещени  подвижной части о

Если масса электрода 1 значительно меньше массы электрододержател  2 и упругие волны .от высокочастотных осциллирующих возвратно-поступательных колебательных движений электрода 1 полностью затухают в теле элек- трододержател  2, последний закрепл ют непосредственно на цилиндре 8.

35

40

45

55

91

В противном случае электрододержа- тель 2 закрепл ют на одной из частей вставки 7, втора  часть которой закреплена на цилиндре 8,

При использовании цельного электрода 1 электрододержатель 2 выполн ют с дополнительньгм каналом, отвод щим охлаждакхцую среду на индукторы 4 и 5 и зазор между ними и электродом 1 , что исключает нёконвектируе- мую полость в подвижной части устройства . В случае полого электрода 1 дополнительный канал заглушен пробкой и охлаждающа  среда истекает из рабочего конца электрода 1„ Такое выполнение позвол ет дополнительно упростить устройство и облегчить подвижную его часть, чем при прочих рав ных услови х повысить быстродействие след щей в функции состо ни  эрозионного промежутка подачи подвижной части, повысить производительность и качество электроэрозионного легировани ,

Б ходе колебательных осциллирующих движений электрода 1, электродо- держател  2 и магнитостриктора 3 закрепленный во втулке 6 конец магнитостриктора 3 неподвижен относительно цилиндра 8 благодар  вьтолнению втулки 6 в виде инерционного элемента. В то же врем  упругие волны с малой амплитудой от магнитостриктора 3 и втулки 6 не передаютс  цилиндру 8 благодар  упругой вставке 7, представл ющей собой механический фильтр нижних частот. В результате высокочастотные вибрации тела цилиндра 8 отсутствуют, дополнительных нагрузок на подшипник 9 нет„ В варианте выполнени  с магнитострикциониым электродом 1 его колебани  происход т относительно электрододержател  3,  вл ющегос  инерционным элементом, дополнительных нагрузок на подшипник 9 также нет

Сканирующее движение каретки 10 относительно профил  обрабатываемой поверхности (например., с помощью упом нутой копирной головки), а также износ (расход) электрода 1 измен ет состо ние эрозионного промежутка,что вызьшает подрегулирование посредством шщуктора 12 положени  подвижной части предлагаемого устройства до достижени  заданного перед началом обработки состо ни  При этом магни- тостриктор 3 (или электрод 1 в дру

0920510

гом варианте выполнени ) всегда на- ходитс  в рабочей зоне индукторов 4 и 5, что обеспечивает посто нную в г ходе регулировки продольного положени  амплитуду колебательньЬс осциллирующих движений электрода 1 , а сле- довательно, качество наносимого сло  Подаваема  в ходе обработки ох10 лаждающа  среда проходит через сообщающиес  полости образующих подвижную часть устройства элементов, вращение которых вокруг оси симметрии способствует охлаждению, так как цен- 15 тробежна  сила отбрасывает наиболее холодные и, следовательно, наиболее т желые слои газа от центра вращени  к периферии, т.ео к наиболее нагретым цилиндрическим стенкам устрой- 20 ства, что обеспечивает выравнивание температуры по сечению потока охлаждающей среды через полости и интенсифицирует процесс охлаждени . При повышенных скорост х вращени  подвиж-

25 ной части устройства возникает резко выраженное турбулентное движение в потоке охлаждающей среды, что разрушает перегретые пристеночные слои среды и этим значительно повьш1ает

30 теплообмен между потоком среды и охлаждаемыми элементами, в результате могут быть значительно повьщ1ены допустимые мощности индукторов 11 и 12, а также индукторов 4 и 5 без опас35 ности перегрева подвижной части и мощность подаваемого в зазор технологического тока. Это позвол ет повысить быстродействие след щего перемещени  подвижной части, чем расширить

40 возможность повышени  производительности устройства, или обеспечить эту повышенную производительность подачей технологического тока большей мощности .

45

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  электроэрозионного легировани , содержащее приводы вра50 щени , след щей подачи электрода, закрепленного в электрододержателе, колебательных перемещений электрода, св занные с приводом сканирующего перемещени  , отличающеес 

   55 тем, что, с целью повышени  качества и производительности легировани  за счет увеличени  быстродействи  след щей подачи, в устройство дополнительно введены упругий и инерционный эле .friaHTH, магнитостриктор, a приводы вращени  и след щей систегФ вьтолнены в виде двухкоординатного электропривода.

   но размещенным магнитостри}стором, при этом привод колебательных движений выполнен в виде индукторов, разсодержащего индукторы, внутри которых мещенных с зазо.ром вокруг магнито- размещен цилиндр, св занньй через уп- стриктора, на свободном конце которо- ругий и инерционный элементы, с соос- го закреплен электрододержатель.

   фи82

   но размещенным магнитостри}стором, при этом привод колебательных движений выполнен в виде индукторов, раз13