UA149976U

UA149976U - DEVICE FOR DIMENSIONAL ELECTRIC ARC TREATMENT TO METALLORISING MACHINES

Info

Publication number: UA149976U
Application number: UAU202101645U
Authority: UA
Inventors: Віктор Іванович Носуленко; Віталій Миколайович Шмельов; Антон Олегович Сергеєв; Василь Віталійович Юр'єв
Original assignee: Центральноукраїнський Національний Технічний Університет
Priority date: 2021-03-29
Filing date: 2021-03-29
Publication date: 2021-12-22

Abstract

Пристрій до металорізальних верстатів містить герметизовану камеру. Має корпус, звичайно, круглого поперечною перерізу, в якому закріплено електрод-інструмент з отвором та виготовлено канали для підведення робочої рідини до електрод-інструменту та її відведення від нього. По корпусу вільно рухається герметизована камера за наявності ущільнення поміж корпусом та камерою. Камеру складено з двох частин, інакше, секцій - верхньої, металевої, та нижньої, з електроізоляційного матеріалу, з ущільненням поміж ними. Нижня секція являє собою внутрішній фланець з отвором спрощеної форми, частіше круглої, з розмірами, що перевищують розміри електрод-інструмента в плані, і розташованим по периметру отвору ущільненням. Секції камери з'єднано в одне ціле, наприклад різьбовим з'єднанням. До верхньої частини корпусу закріплено тримач для кріплення пристрою на металорізальному верстаті, який електроізольовано від корпусу діелектричними прокладками. Робоча частина того ж тримача, наприклад для кріплення в патроні настільного свердлувального верстата, являє собою стержень діаметром 12 мм і довжиною 40 мм.The device for metal-cutting machines contains a sealed chamber. It has a housing, of course, of round cross-section, in which the electrode tool with a hole is fixed and channels are made for supplying the working fluid to the electrode tool and its removal from it. The sealed chamber moves freely on the case in the presence of consolidation between the case and the chamber. The chamber consists of two parts, otherwise, sections - upper, metal, and lower, of insulating material, with a seal between them. The lower section is an inner flange with a hole of simplified shape, often round, with dimensions exceeding the size of the electrode tool in the plan, and located along the perimeter of the hole seal. The sections of the chamber are connected in one piece, for example by a threaded connection. Attached to the upper part of the housing is a holder for mounting the device on a metal-cutting machine, which is electrically insulated from the housing by dielectric gaskets. The working part of the same holder, for example for mounting in the chuck of a desktop drilling machine, is a rod with a diameter of 12 mm and a length of 40 mm.

Description

Корисна модель належить до галузі машинобудування і може бути використана за умов електроерозійної обробки, а саме за умов розмірної обробки металів електричною дугою (1) для одержання на металорізальних верстатах різноманітних порожнин, отворів та стержнів різних поперечних перерізів як з конструкційних, так і важкооброблюваних металів і сплавів, наприклад загартованих сталей, як інструментальному, так і в основному виробництві для виготовлення серійних деталей, а також для випалювання зламаного інструменту і т. ін.The useful model belongs to the field of mechanical engineering and can be used under the conditions of electroerosion processing, namely, under the conditions of dimensional processing of metals with an electric arc (1) for obtaining on metal cutting machines various cavities, holes and rods of various cross sections from both structural and hard-to-machine metals and alloys, for example, hardened steels, both for tooling and in the main production for the production of serial parts, as well as for burning broken tools, etc.

Таким пристроєм можуть бути обладнані металорізальні верстати без втрати останніми їх основних функцій, що значно розширює їх технологічні можливості, перетворюючи їх за декілька хвилин наладки в електроерозійний верстат, а, за необхідністю, за ті ж декілька хвилин, знову в металорізальний. Для цього металорізальний інструмент замінюють на електроерозійну головку (або навпаки).Metal cutting machines can be equipped with such a device without losing the latter's main functions, which significantly expands their technological capabilities, turning them into an EDM machine in a few minutes of setup, and, if necessary, in the same few minutes, back into a metal cutting machine. For this, the metal cutting tool is replaced with an EDM head (or vice versa).

При визначенні аналогів і найближчого аналога корисної моделі приймаємо до уваги наступне. Обробка металів різанням, в цілому, і металорізальні верстати, зокрема, мають, як відомо, технологічні обмеження, пов'язані, наприклад, з обробкою важкооброблюваних металів і сплавів, вартістю і стійкістю інструмента і т.ін. Відомим також є те, що технологічні можливості розмірної обробки електричною дугою (1), досягнутий рівень розробок, простота реалізації, наявність відповідної техніки роблять таку обробку високоефективним альтернативним процесом, який забезпечує високу економічну ефективність і, відповідно, область раціонального застосування, наприклад, як один із операційних переходів на модернізованих металорізальних верстатах.When determining analogs and the closest analog of a useful model, we take into account the following. Processing of metals by cutting, in general, and metal-cutting machines, in particular, have, as is known, technological limitations associated, for example, with the processing of hard-to-machine metals and alloys, the cost and stability of the tool, etc. It is also known that the technological capabilities of electric arc dimensional processing (1), the achieved level of development, ease of implementation, and the availability of appropriate equipment make such processing a highly effective alternative process that provides high economic efficiency and, accordingly, the area of rational application, for example, as one from operational transitions on modernized metal-cutting machines.

Якщо враховувати викладене, найближчим аналогом є пристрій для розмірної обробки електричної дуги за умов реалізації технологічної схеми формоутворення по принципу прошивання з об'ємним копіюванням форми електрода-інструмента при прямому поступальному русі останнього за умов обробки як по зовнішньому, так і по внутрішньому контурах (2, Фіг. 4). Основним елементом такого пристрою є герметизована камера.If we take into account the above, the closest analogue is a device for dimensional processing of an electric arc under the conditions of implementation of the technological scheme of forming according to the principle of stitching with three-dimensional copying of the shape of the electrode-tool during direct translational movement of the latter under the conditions of processing both on the external and on the internal contours (2 , Fig. 4). The main element of such a device is a sealed chamber.

Проте такий пристрій не можна використовувати для реалізації процесу розмірної обробки електричною дугою на металорізальному верстаті, оскільки, по-перше, він не забезпечує герметизації камери і, отже, локального підведення робочої рідини в зону обробки і, надалі, її відведення із зони обробки; по-друге, він не забезпечує локального підведення в зону обробкиHowever, such a device cannot be used to implement the process of dimensional processing with an electric arc on a metal cutting machine, because, firstly, it does not ensure the sealing of the chamber and, therefore, the local supply of the working fluid to the processing zone and, subsequently, its removal from the processing zone; secondly, it does not provide local feed into the processing area

Зо технологічного струму, і, по-третє, він не забезпечує його кріплення на металорізальному верстаті.From the technological current, and, thirdly, it does not provide its fastening on the metal cutting machine.

Отже, задачами корисної моделі є, по-перше, локальне підведення робочої рідини в зону обробки і, надалі, її відведення із зони обробки, що досягається герметизацією камери; по- друге, локальне підведення в зону обробки технологічного струму, і, по-третє, кріплення пристрою на металорізальному верстаті.Therefore, the tasks of a useful model are, first, the local supply of the working fluid to the processing zone and, further, its removal from the processing zone, which is achieved by sealing the chamber; secondly, local supply to the processing area of the technological current, and, thirdly, fixing the device on the metal-cutting machine.

Приймаємо до уваги, що пристрій, згідно з корисною моделлю, може бути застосований, перш за все, на металорізальних верстатах свердлильної та фрезерної груп. Крім цього, надалі, у відомих межах, не можна уникнути елементів конкретики, як при описі пристрою, так і його економічної ефективності. Тому цей пристрій описано стосовно найбільш багаточисельної і поширеної моделі металорізальних верстатів, якими є настільні свердлувальні верстати, наприклад, верстат моделі НСР12М, який призначено для свердління отворів діаметром не більше 12 мм і нарізання різьби не більше М10.We take into account that the device, according to the useful model, can be used, first of all, on metal-cutting machines of drilling and milling groups. In addition, in the future, within known limits, it is impossible to avoid elements of specifics, both when describing the device and its economic efficiency. Therefore, this device is described in relation to the most numerous and common model of metal cutting machines, which are desktop drilling machines, for example, the NSR12M model machine, which is designed for drilling holes with a diameter of no more than 12 mm and cutting a thread of no more than M10.

Поставлені задачі вирішуються тим, що пристрій, що містить герметизовану камеру, згідно з корисною моделлю, має корпус, звичайно круглого поперечного перерізу, в якому закріплено електрод-інструмент з отвором та виготовлено канали для підведення робочої рідини до електрод-інструмента та відведення Її від нього, а по корпусу вільно рухається герметизована камера за наявності ущільнення поміж корпусом та камерою; остання (камера) складається з двох частин, інакше, секцій - верхньої, металевої, та нижньої, з електроізоляційного матеріалу, з ущільненням поміж ними, при цьому нижня секція являє собою внутрішній фланець з отвором спрощеної форми, звичайно круглої, з розмірами, що перевищують розміри електрод- інструмента в плані, і розташованим по периметру отвору ущільненням, а секції камери з'єднують в одне ціле, наприклад, різьбовим з'єднанням; до верхньої частини корпусу закріплено тримач, який призначено для кріплення пристрою на металоріжучому верстаті, і який електроїзольовано від корпусу діелектричними прокладками і, наприклад для настільного свердлувального верстата, робоча частина такого тримача для кріплення в патроні верстата являє собою стержень діаметром 12 мм і довжиною 40 мм.The tasks are solved by the fact that the device containing the sealed chamber, according to the useful model, has a body, usually of round cross-section, in which the electrode-tool with a hole is fixed and channels are made for supplying the working fluid to the electrode-tool and removing it from it , and the sealed chamber moves freely along the housing if there is a seal between the housing and the chamber; the last (chamber) consists of two parts, otherwise, sections - upper, metal, and lower, made of electrical insulating material, with a seal between them, while the lower section is an internal flange with an opening of a simplified shape, usually round, with dimensions exceeding dimensions of the electrode-tool in plan, and a seal located around the perimeter of the hole, and the sections of the chamber are connected into one, for example, by a threaded connection; a holder is fixed to the upper part of the case, which is intended for fixing the device on a metal-cutting machine, and which is electrically isolated from the case by dielectric gaskets and, for example, for a desktop drilling machine, the working part of such a holder for fixing in the chuck of the machine is a rod with a diameter of 12 mm and a length of 40 mm .

Приймаємо до уваги, що описані елементи конструкції такого пристрою забезпечують, по- перше, герметизацію камери та локальне підведення робочої рідини в зону обробки та її відведення з неї за рахунок наявності нижньої секції камери у вигляді внутрішнього фланця, 60 який забезпечує самопритискання камери до плоскої заготівки чи пристрою за рахунок статичного тиску робочої рідини в камері; по-друге, наявність тримача, конструкція якого обумовлена затискним пристроєм верстата для кріплення металоріжучого інструмента і який є, наприклад, для настольного свердлувального верстата, патрон під свердло, дозволяє закріпити пристрій на верстаті; по-третє, наявність нижньої секції камери з електроізоляційного матеріалу та електроїзоляційних прокладок тримача забезпечує локальне підведення технологічного електричного струму до корпусу, а отже, і в зону обробки.We take into account that the described design elements of such a device ensure, firstly, the sealing of the chamber and the local supply of the working fluid to the processing area and its removal from it due to the presence of the lower section of the chamber in the form of an internal flange 60, which ensures the self-pressing of the chamber to the flat workpiece or the device due to the static pressure of the working fluid in the chamber; secondly, the presence of a holder, the design of which is determined by the clamping device of the machine tool for fastening the metal-cutting tool and which is, for example, for a desktop drilling machine, a drill chuck, allows you to fix the device on the machine tool; thirdly, the presence of the lower section of the chamber made of electrical insulating material and electrical insulating gaskets of the holder ensures local supply of the technological electric current to the case, and therefore to the processing area.

Технологічним результатом корисної моделі та її перевагами є розширення технологічних можливостей металорізальних верстатів, перш за все свердлильної та фрезерної груп за умов виготовлення різноманітних порожнин, отворів та стержнів різних поперечних перерізів як з конструкційних, так і важкеооброблюваних металів і сплавів, наприклад загартованих сталей, як в інструментальному, так і в основному виробництві для виготовлення серійних деталей, а також для випалювання зламаного інструмента і т. ін.The technological result of a useful model and its advantages is the expansion of the technological capabilities of metal-cutting machines, first of all, drilling and milling groups under the conditions of manufacturing various cavities, holes and rods of various cross-sections from both structural and heavy-worked metals and alloys, for example, hardened steels, as in tooling, and in the main production for the production of serial parts, as well as for burning broken tools, etc.

Корисна модель пояснюється кресленнями, де на:A useful model is explained by drawings, where on:

Фіг. 1 - наведено креслення пристрою, конкретно для настільного свердлувального верстата;Fig. 1 - a drawing of the device is given, specifically for a desktop drilling machine;

Фіг. 2 - наведена принципова схема підключення пристрою, конкретно до настільного свердлувального верстата.Fig. 2 - the schematic diagram of the connection of the device, specifically to the desktop drilling machine, is given.

Пристрій (Фіг. 1) має корпус 1, в якому кріплять електрод-інструмент 2 з отвором З та виготовляють канали 4, 5 для підведення (відведення) робочої рідини до електрод-інструмента, а по корпусу вільно рухається складена герметизована камера 6 за наявністю ущільнення 7 поміж корпусом та камерою. Камера складається з двох частин, інакше секцій - верхньої, металевої 8, та нижньої 9 з електроізоляційного матеріалу, з ущільненням 10 поміж ними; при цьому нижня секція являє собою внутрішній фланець з отвором спрощеної форми, звичайно круглої, з розмірами, що перевищують розміри електрод-інструмента в плані, і розташованим по периметру отвору ущільненням 11, а секції камери з'єднують в одне ціле, наприклад різьбовим з'єднанням 12; до верхньої частини корпусу кріплять тримач 13, який призначений для кріплення пристрою на металорізальному верстаті і який електроїзольований від корпусу діелектричними прокладками 14 та 15 і який, наприклад для настільного свердлувального верстата, являє собою стержень, робоча частина якого являє собою стержень під патрон верстата діаметром 12 мм і довжиною 40 мм.The device (Fig. 1) has a housing 1, in which the electrode-tool 2 with hole З is attached and channels 4, 5 are made for the supply (removal) of the working fluid to the electrode-tool, and the folded sealed chamber 6 moves freely along the housing due to the presence of a seal 7 between the housing and the camera. The camera consists of two parts, otherwise sections - the upper, metal 8, and the lower 9, made of electrical insulating material, with a seal 10 between them; at the same time, the lower section is an internal flange with a hole of a simplified shape, usually round, with dimensions that exceed the dimensions of the electrode tool in plan, and a seal 11 located along the perimeter of the hole, and the sections of the chamber are connected into one whole, for example, by a threaded connection union 12; a holder 13 is attached to the upper part of the case, which is intended for fastening the device on a metal cutting machine and which is electrically isolated from the case by dielectric gaskets 14 and 15 and which, for example, for a desktop drilling machine, is a rod, the working part of which is a rod for a machine chuck with a diameter of 12 mm and 40 mm long.

За зазначених умов, якщо одержують в заготовці отвір, робочу рідину підводять каналом 4, а відводять каналом 5; якщо одержують стержень, навпаки, робочу рідину підводять каналам 5, а відводять каналом 4.Under the specified conditions, if a hole is obtained in the workpiece, the working fluid is supplied through channel 4, and removed through channel 5; if a rod is obtained, on the contrary, the working fluid is supplied through channels 5, and removed through channel 4.

Пристрій реалізують в комплекті установки (Фіг. 2), яка складається з настільного свердлувального верстата 16, в якому взамін свердла закріплюють описаний пристрій 17, а також джерела живлення технологічним струмом 18, яким є звичайний зварювальний випрямляч, один полюс якого з'єднують із корпусом пристрою, а другий зі столом верстата, та джерела живлення робочою рідиною 19, зокрема, це може бути станція робочої рідини з використанням певного виду робочої рідини, наприклад, масла індустріального або, найпростіше, можна використати водопровідну мережу тиском більше 0,5 МПа. Інструментом є електроди з графіту, сталі, міді і т. ін.The device is implemented as a complete installation (Fig. 2), which consists of a desktop drilling machine 16, in which instead of a drill, the described device 17 is fixed, as well as a power source with a technological current 18, which is an ordinary welding rectifier, one pole of which is connected to the housing device, and the second one with a machine table, and a power source of working fluid 19, in particular, it can be a working fluid station using a certain type of working fluid, for example, industrial oil or, most simply, you can use a water network with a pressure of more than 0.5 MPa. The tool is electrodes made of graphite, steel, copper, etc.

Робота установки полягає в наступному.The operation of the installation is as follows.

Спочатку фіксують шпиндель верстата від обертання. Потім монтують пристрій з електродом, підключаючи його до джерел живлення електричним струмом та робочої рідини, згідно з наведеною схемою (Фіг. 2). Надалі закріплюють на столі верстата заготовку. Пристрій з електродом опускають донизу, герметизуючи зону обробки. Електрод при цьому знаходиться на відстані декількох міліметрів від заготовки. Потім пускають робочу рідину. Вмикають електричний струм. Подають шпиндель верстата, а значить і електрод, як і при свердлінні подають свердло, донизу. Починається процес обробки, надалі не треба допускати коротких замикань. Це не важко, оскільки, як і при свердлуванні, добре відчутним є протитиск на шпиндель і, відповідно, на ручку подачі шпинделя. По закінченні процесу обробки спочатку вимикають струм, потім робочу рідину і лише потім піднімають пристрій та знімають деталь.First, the spindle of the machine is fixed against rotation. Then mount the device with the electrode, connecting it to the power supply with electric current and the working fluid, according to the given scheme (Fig. 2). In the future, the workpiece is fixed on the machine table. The device with the electrode is lowered down, sealing the treatment area. The electrode is at a distance of several millimeters from the workpiece. Then the working fluid is introduced. Turn on the electric current. The spindle of the machine is fed, which means the electrode, as well as when drilling, the drill is fed downwards. The processing process begins, short circuits should not be allowed in the future. This is not difficult, since, as with drilling, the back pressure on the spindle and, accordingly, on the handle of the spindle is well felt. At the end of the processing process, first turn off the current, then the working fluid, and only then lift the device and remove the part.

Корисна модель ілюструється наступним чином.A useful model is illustrated as follows.

За зазначених умов обробки було отримано наскрізний отвір діаметром 30 мм, матеріал заготовки - сталь 45, товщина заготовки - 20 мм. Умови експерименту: трепануючий електрод- інструмент з електроерозійного графіту марки ЕЕГ, полярність струму - зворотна (плюс на електроді), сила струму - 200 А, напруга - 28...30В, робоча рідина - суміш масла індустріального 50 95 і гасу 50 95, тиск робочої рідини - "МПа. Одержані результати: тривалість обробки - 4 хвилини, шорсткість обробленої поверхні Ка 6,3 мкм, об'ємний знос електрод-інструмента 1 95, 60 продуктивність обробки 2000 мм3з/хв.Under the specified processing conditions, a through hole with a diameter of 30 mm was obtained, the material of the workpiece is steel 45, the thickness of the workpiece is 20 mm. Experimental conditions: trepanning electrode - a tool made of electroerosion graphite of the EEG brand, current polarity - reverse (plus on the electrode), current strength - 200 A, voltage - 28...30V, working fluid - a mixture of industrial oil 50 95 and kerosene 50 95, the pressure of the working fluid is "MPa. The results obtained: the duration of processing is 4 minutes, the roughness of the processed surface is 6.3 μm, the volumetric wear of the electrode tool is 1 95.60, the productivity of processing is 2000 mm3s/min.

Наведено основні технічні показники описаного пристрою, конкретно, за умов його використання для настільного свердлувального верстата:The main technical indicators of the described device are given, specifically, under the conditions of its use for a desktop drilling machine:

Максимальний поперечний БО розмір електрода, ммThe maximum transverse BO size of the electrode, mm

Найбільша глибина БО прошивання, ммThe greatest depth of BO stitching, mm

Струм обробки, А до 300Processing current, A up to 300

Тиск робочої рідини, МПа 20,5Working fluid pressure, MPa 20.5

Швидкість прошивання, до 10 мм/хв.Stitching speed, up to 10 mm/min.

Маса пристрою, кг 2,9Weight of the device, kg 2.9

Приймаємо до уваги, що, за необхідністю, зазначені технічні характеристики пристрою можуть бути значно розширені.We take into account that, if necessary, the specified technical characteristics of the device can be significantly expanded.

Технічним результатом корисної моделі та її перевагами є розширення технологічних можливостей металорізальних верстатів, перш за все свердлильної та фрезерної груп за умов виготовлення різноманітних порожнин, отворів та стержнів різних поперечних перерізів як з конструкційних, так і важкооброблюваних металів і сплавів, наприклад загартованих сталей, як в інструментальному, так і в основному виробництві для виготовлення серійних деталей, а також для випалювання зламаного інструмента і т. ін. Звертаємо також увагу, що наприклад, значно розширюються технологічні можливості модернізованого настільного свердлувального верстата як металорізального обладнання, оскільки є можливим отримувати отвори, як за умов трепанації, так і без неї, діаметром до 50 мм (а не 12 мм, згідно з технічною характеристикою настільного свердлувального верстата).The technical result of the useful model and its advantages is the expansion of the technological capabilities of metal-cutting machines, first of all, drilling and milling groups under the conditions of manufacturing various cavities, holes and rods of various cross-sections from both structural and hard-to-machine metals and alloys, for example, hardened steels, as in tooling, and in the main production for the production of serial parts, as well as for burning broken tools, etc. We also draw attention to the fact that, for example, the technological capabilities of a modernized desktop drilling machine as metal-cutting equipment are significantly expanded, since it is possible to obtain holes, both under the conditions of trepanning and without it, with a diameter of up to 50 mm (and not 12 mm, according to the technical characteristics of the desktop drilling machine).

Джерела інформації: 1. Носуленко В.И. Размерная обработка металлов злектрической дугой; Злектронная обработка материалов. - Кишинев, 2005. - Ме1. - С. 8-17. 2. Чумаченко О.С. Розмірна обробка електричною дугою листових деталей. Автореферат дис. на здобуття ступеня канд.наук, спец.05.03.07, Процеси фізико-технічної обробки / К. - 2002.Sources of information: 1. Nosulenko V.I. Dimensional processing of metals with an electric arc; Electronic processing of materials. - Chisinau, 2005. - Me1. - P. 8-17. 2. Chumachenko O.S. Dimensional processing of sheet parts with an electric arc. Abstract of the thesis. for obtaining the degree of candidate of sciences, special. 05.03.07, Processes of physical and technical processing / K. - 2002.

Claims

- 6.20. UTILITY MODEL FORMULA A device for metal cutting machines containing a sealed chamber, which is distinguished by having a body, of course circular in cross-section, in which an electrode tool with a hole is fixed and channels are made for the supply of working fluid to the electrode tool and its removal from it, and the sealed chamber moves freely along the housing if there is a seal between the housing and the chamber; the chamber is made of two parts, otherwise, sections - upper, metal, and lower, made of electrical insulating material, with sealing between

With them; at the same time, the lower section is an internal flange with a hole of a simplified shape, often round, with dimensions exceeding the dimensions of the electrode tool in plan, and a seal located around the perimeter of the hole, and the sections of the chamber are connected into one whole, for example, by a threaded connection union; a holder for mounting the device on a metal-cutting machine is fixed to the upper part of the case, which is electrically isolated from the case with dielectric spacers, and the working part of the same holder, for example, for fastening in the chuck of a desktop drilling machine, is a rod with a diameter of 12 mm and a length of 40 mm.