UA50552A

UA50552A - Method of machining of rotating bodies by electric arc

Info

Publication number: UA50552A
Application number: UA2002021074A
Authority: UA
Inventors: Віктор Михайлович Боков; Виктор Михайлович Боков; Тетяна Олександрівна Мельник; Татьяна Александровна Мельник; Ігор Анатолійович Гросул; Игорь Анатольевич Гросул; Віталій Миколайович Шмельов; Виталий Николаевич Шмелев
Original assignee: Кіровоградський Державний Технічний Університет; Кировоградский Государственный Технический Университет
Priority date: 2002-02-11
Filing date: 2002-02-11
Publication date: 2002-10-15

Abstract

The method of processing of rotating bodies by electrical arch includes excitation of arch between electrode billet and electrode tool with pumping of working fluid through face interelectrode backlash in the direction from periphery to the center of electrode tool.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Передбачуваний винахід стосується області електроерозійної обробки і може бути використаний в 2 машинобудуванні для розмірної обробки електричною дугою поверхонь тіл обертання.The intended invention relates to the field of electroerosion processing and can be used in 2 mechanical engineering for dimensional processing of the surfaces of rotating bodies with an electric arc.

Відомі аналогічні способи електроерозійної обробки, які принципово можуть бути використані для обробки тіл обертання |див. книгу "Злектрозрозионная обработка деталей" / Думпе В. З. - "Техника", 1975. - С. 381.Similar methods of electroerosion processing are known, which in principle can be used for processing bodies of rotation | see the book "Electro-erosion processing of parts" / V.Z. Dumpe - "Technique", 1975. - P. 381.

Аналогічні способи володіють низькою продуктивністю обробки, тому, що використовують для обробки нестаціонарні форми електричного розряду (елекричну іскру, електричний імпульс). 70 Відомий високопродуктивний спосіб обробки тіл обертання електричною дугою, яку збуджують між електродом-заготовкою, що обертається, і електродом-інструментом, який має поступальний дискретний рух осьової подачі, з прокачуванням робочої рідини крізь торцевий міжелектродний зазор |див. патент Мо24439 АAnalogous methods have low processing productivity, because they use non-stationary forms of electric discharge (electric spark, electric pulse) for processing. 70 There is a known high-performance method of processing bodies of rotation with an electric arc, which is excited between the rotating workpiece electrode and the tool electrode, which has a translational discrete movement of the axial feed, with the pumping of the working fluid through the end interelectrode gap | see patent Mo24439 A

Україна, МПК В2З3Р 17/00. Спосіб обробки тіл обертання електричною дугою і електрод-інструмент для його реалізації / В.М. Боков (Україна). - Мо97041927; Заявл. 22.04.97; Опубл. 30.10.98. Бюл. Моб). Стан електричної 12 дуги, а отже, шорсткість обробленої поверхні у відомому способі залежать від швидкості потоку в міжелектродному зазорі. Так, із підвищенням швидкості потоку, дуга стискується в енергетичному та геометричному розумінні, а шорсткість обробленої поверхні зменшується.Ukraine, IPC V2Z3R 17/00. A method of processing bodies of rotation with an electric arc and an electrode tool for its implementation / V.M. Bokov (Ukraine). - Mo97041927; Application 22.04.97; Publ. 30.10.98. Bul. Mob). The state of the electric arc 12 and, therefore, the roughness of the treated surface in the known method depend on the flow rate in the interelectrode gap. Thus, with an increase in the flow rate, the arc is compressed in the energy and geometric sense, and the roughness of the treated surface decreases.

Однак, при прокачуванні робочої рідини в торцевому міжелектродному зазорі від центра до периферії електрода-інструмента швидкість потоку за напрямком прокачування зменшується, що приводить до збільшення шорсткості обробленої поверхні в тому ж напрямку. Останнє викликано двома причинами. По-перше, в напрямку прокачування площа живого перерізу потоку збільшується, що пов'язано з геометричними параметрами торцевого міжелектродного зазора при використанні способу прямого прокачування (нагнітання крізь канал в електроді-інструменті). По-друге, в тому ж напрямку, що збігається з напрямком евакуації продуктів ерозії, спостерігається збільшення міжелектродного зазору за рахунок утворення довгих дуг в момент вторинного диспергування продуктів ерозії. Найменша швидкість потоку реєструється на периферійній частині торцевого « міжелектродного зазору та на виході потоку з нього. В цих місцях утворюються зовсім нестиснуті дуги, які за своїми технологічними можливостями ближче до зварювальних, а тому не можуть вести якісну розмірну обробку.However, when pumping the working fluid in the end interelectrode gap from the center to the periphery of the tool electrode, the flow rate decreases in the direction of pumping, which leads to an increase in the roughness of the treated surface in the same direction. The latter is caused by two reasons. First, in the direction of pumping, the live cross-sectional area of the flow increases, which is related to the geometric parameters of the end interelectrode gap when using the direct pumping method (injection through a channel in the electrode-tool). Secondly, in the same direction that coincides with the direction of evacuation of erosion products, an increase in the interelectrode gap is observed due to the formation of long arcs at the moment of secondary dispersion of erosion products. The lowest flow rate is recorded at the peripheral part of the end interelectrode gap and at the exit of the flow from it. In these places, completely uncompressed arcs are formed, which in terms of their technological capabilities are closer to welding ones, and therefore cannot carry out high-quality dimensional processing.

Внаслідок цього шорсткість обробленої поверхні суттєво підвищується.As a result, the roughness of the treated surface increases significantly.

Задачею даного винаходу є покращання якості обробленої поверхні відомого способу обробки тіл обертання сч електричною дугою за рахунок організації рівномірного гідродинамічного потоку в торцевому міжелектродному (ю зазорі зі скасуванням можливості утворення на периферії електрода-інструмента нестиснутих дуг.The task of this invention is to improve the quality of the machined surface of the known method of processing bodies of rotation with an electric arc due to the organization of a uniform hydrodynamic flow in the end interelectrode gap with the elimination of the possibility of the formation of uncompressed arcs on the periphery of the electrode-instrument.

Дана задача вирішується в відомому способі обробки тіл обертання електричною дугою, яку збуджують між о електродом-заготовкою, що обертається, і електродом-інструментом, який має поступальний дискретний рух о осьової подачі, з прокачуванням робочої рідини крізь торцевий міжелектродний зазор, за рахунок того, що 3о прокачування здійснюють за напрямком від периферії до центру електрода-інструмента; осьову подачу о електрода-інструмента здійснюють з ексцентриситетом е, який змінюється в межах 0 « е « 0,5 (Орз - Ор), де Оєз - зовнішній діаметр обробленої поверхні, Орг; - зовнішній діаметр електрода-інструмента; осьову подачу електрода-інструмента здійснюють з під кутом о, до осі обертання електрода-заготовки, який змінюється в межах «5 дю 07 «о, 907; обробку здійснюють з радіальною подачею Зр електрода-інструмента, яка змінюється в межах з с 0 « Зр х 200мм на оберт електрода-заготовки; обробку здійснюють при обертанні електрода-інструмента з кутовою швидкістю, яка змінюється в межах від 50 до 6000 обертів на хвилину. :з» На приведених фігурах 1-6 зображено схеми реалізації способу обробки тіл обертання електричною дугою: фіг.1 - схема за п.1; фіг.2, З - схеми за п.2; фіг.4 - схема за п.3; фіг.5 - схема за п.4; фіг.6 - схема за п.5.This problem is solved in a known method of processing bodies of rotation with an electric arc, which is excited between the rotating workpiece electrode and the tool electrode, which has a translational discrete movement of the axial feed, with pumping of the working fluid through the end interelectrode gap, due to the fact that that 3o pumping is carried out in the direction from the periphery to the center of the electrode-instrument; the axial feed o of the tool electrode is carried out with an eccentricity е, which varies within 0 « е « 0.5 (Орз - Ор), where Оез is the outer diameter of the processed surface, Орг; - external diameter of the electrode-tool; the axial feed of the electrode-tool is carried out at an angle o, to the axis of rotation of the electrode-workpiece, which varies within "5 du 07 "o, 907; processing is carried out with a radial feed Zr of the electrode-tool, which varies within s 0 « Zr x 200mm per rotation of the electrode-workpiece; processing is carried out while rotating the electrode-tool with an angular speed that varies from 50 to 6000 revolutions per minute. :z» Figures 1-6 show schemes for the implementation of the method of processing bodies of rotation with an electric arc: Fig. 1 - scheme according to point 1; Fig. 2, C - schemes according to item 2; Fig. 4 - scheme according to item 3; Fig. 5 - diagram according to item 4; Fig. 6 - scheme according to item 5.

Реалізація способу обробки тіл обертання електричною дугою може здійснюватися у шости варіантах при сл що прокачуванні робочої рідини крізь торцевий міжелектродний зазор за напрямком від периферії до центру електрода-інструмента: (ав) за першим варіантом (фіг1) електричну дугу 1 збуджують між електродом-заготовкою 2 та сл електродом-інструментом З, яка горить в міжелектродному зазорі 4 в потужному гідродинамічному потоці 5.The implementation of the method of processing the bodies of rotation with an electric arc can be carried out in six variants by pumping the working fluid through the end interelectrode gap in the direction from the periphery to the center of the electrode-tool: (ab) according to the first variant (fig. 1), the electric arc 1 is excited between the electrode-workpiece 2 and sl by the electrode-tool C, which burns in the interelectrode gap 4 in a powerful hydrodynamic flow 5.

Електрод-інструмент З має дискретний рух осьової подачи Зо, а електрод-заготовка 2 обертається із кутовою 1 швидкістю від 0,5 до 6000 обертів на хвилину. При прокачуванні робочої рідини за вказаним напрямкомThe electrode tool C has a discrete movement of the axial feed Zo, and the electrode workpiece 2 rotates with an angular speed 1 from 0.5 to 6000 revolutions per minute. When pumping the working fluid in the specified direction

Кз швидкість потоку в міжелектродному торцевому зазорі 5 в радіальному напрямку при усталеному режимі обробки вирівнюється. Останнє пов'язано з тим, що за початковою геометрією каналу прокачування, коли зазор еквідистантний, канал звужується в напрямку течії рідини, а швидкість потоку зростає, але при припрацьованому електроді-інструменті спостерігається збільшення торцевого міжелектродного зазору в напрямку вилучення потоком продуктів ерозії із зазору за рахунок їх вторинного диспергування. Завдяки цьому швидкість потоку в в» торцевому міжелектродному зазорі вирівнюється в радіальному напрямку, довгі (малостиснуті) дуги не утворюються, а шорсткість обробленої поверхні 6, порівняно з шорсткістю поверхні після обробки відомим способом (при прямому прокачуванні), значно зменшується; во за другим (фіг.2) та третім (фіг.3) варіантами електричну дугу 7 збуджують між електродом-інструментом 8, що має поступальний рух осьової подачи Зо, та електродом-заготовкою 9, що обертається. Подача електрода-інструмента здійснюється з ексцентриситетом е, якій змінюється в межах 0 « е « 0,5 (Орз - Ор), де Оєз - зовнішній діаметр обробленої поверхні 10. При ексцентриситеті е » 0,5Орг; утворюється стержень з бічною поверхнею 11 (див. фіг.2), а при е « 0,5Ок, - порожнина з бічною поверхнею 12, причому, шорсткість поверхонь 10, 11, 12 значно менша, порівняно із шорсткістю аналогічних поверхонь після обробки відомим способом. | в б5 даному випадку головою причиною цього є застосування зворотного прокачування;Kz, the flow rate in the interelectrode end gap 5 in the radial direction is leveled off in the established processing mode. The latter is due to the fact that according to the initial geometry of the pumping channel, when the gap is equidistant, the channel narrows in the direction of the fluid flow, and the flow rate increases, but with a used tool electrode, an increase in the end interelectrode gap is observed in the direction of the removal of erosion products from the gap by the flow due to their secondary dispersion. Due to this, the flow rate in the end interelectrode gap is equalized in the radial direction, long (undercompressed) arcs are not formed, and the roughness of the treated surface 6, compared to the surface roughness after treatment by a known method (with direct pumping), is significantly reduced; in the second (Fig. 2) and third (Fig. 3) options, the electric arc 7 is excited between the electrode-tool 8, which has a translational movement of the axial feed Zo, and the electrode-workpiece 9, which rotates. The tool electrode is fed with an eccentricity е, which varies within 0 « е « 0.5 (Орз - Орг), where Оез is the outer diameter of the processed surface 10. At an eccentricity е » 0.5Орг; a rod with a side surface 11 (see Fig. 2) is formed, and at e « 0.5Ok, a cavity with a side surface 12 is formed, and the roughness of the surfaces 10, 11, 12 is much lower, compared to the roughness of similar surfaces after processing in a known way . | in b5, in this case, the main reason for this is the use of reverse pumping;

за четвертим варіантом (фіг.4) обробку здійснюють з осьовою подачею 5, електрода-інструмента 13 під кутом о; до осі обертання електрода-заготовки 14, який змінюється в межах 0 « у « 907. Останнє розширює технологічні можливості способа обробки та дозволяє отримати поверхні 15 будь-якої форми і з малою шорсткістю, що розташовані під будь-яким кутом до осі обертання електрода-заготовки 14; за п'ятим варіантом (фіг.5) обробку здійснюють одночасно с осьовою (дискретною) З 5 та радіальною (зворотно-поступальною) Зр подачами електрода-інструмента 16 при обертанні електрода-заготовки 17. Такий прийом дозволяє суттєво покращати якість обробки циліндричної поверхні, порівняно з якістю обробки відомим способом; 70 за шостим варіантом (фіг.б) обробку здійснюють також, як і за п'ятим варіантом, з додатковим обертанням електрода-інструмента 18. При використанні взаємного обертання електродів та додаткових рухів осьової Зо та радіальної 5р подач електрода-інструмента 18 є можливим реалізувати електроерозійне шліфування поверхні 19 електрода-заготовки 20 електричною дугою 21. Останнє дозволяє не тільки зменшити шорсткість поверхні 19, але і суттєво підвищити точність обробки.according to the fourth option (Fig. 4), processing is carried out with axial feed 5, electrode-tool 13 at an angle o; to the axis of rotation of the workpiece electrode 14, which varies within 0 " to " 907. The latter expands the technological capabilities of the processing method and allows obtaining surfaces 15 of any shape and with low roughness, located at any angle to the axis of rotation of the electrode blanks 14; according to the fifth option (Fig. 5), the processing is carried out simultaneously with axial (discrete) C 5 and radial (reciprocating) Zr feeds of the electrode-tool 16 during the rotation of the electrode-workpiece 17. This method allows you to significantly improve the quality of processing a cylindrical surface, compared to the quality of processing by a known method; 70 according to the sixth option (fig. b), the processing is carried out as well as according to the fifth option, with additional rotation of the electrode-tool 18. When using the mutual rotation of the electrodes and additional movements of the axial Зо and radial 5р feed of the electrode-tool 18, it is possible to implement electroerosion grinding of the surface 19 of the electrode-workpiece 20 with an electric arc 21. The latter allows not only to reduce the roughness of the surface 19, but also to significantly increase the accuracy of processing.

У всіх варіантах електроди-інструменти можуть мати круглу, квадратну та фасонну форму перерізу, але перевагу слід давати електродам-інструментам круглої форми, що забезпечують більш рівномірний за швидкістю потік робочої рідини в торцевому міжелектродному зазорі, а отже більш рівномірну шорсткість обробленої поверхні.In all versions, the tool electrodes can have a round, square and shaped cross-section, but preference should be given to round tool electrodes, which provide a more uniform flow of the working fluid in the end interelectrode gap, and therefore a more uniform roughness of the machined surface.

Використання пропонуємого способу обробки тіл обертання електричною дугою розширяє технологічніThe use of the proposed method of processing bodies of rotation with an electric arc expands the technological

Можливості і дозволяє, порівняно з відомим, зменшити шорсткість обробленої поверхні на 1-3 класи (з 1-3 до 4-6 класу) та підвищити точність обробки на 1-2 квалітета.Possibilities and allows, compared to the known, to reduce the roughness of the treated surface by 1-3 grades (from 1-3 to 4-6 grades) and to increase the accuracy of processing by 1-2 quality.

Claims

The formula of the invention y y y "

1. The method of processing bodies of rotation with an electric arc, which includes the excitation of the arc between the rotating workpiece electrode and the tool electrode, which has a translational discrete movement of the axial feed, with the pumping of the working fluid through the end interelectrode gap, which is characterized by the fact that the pumping is carried out in the direction from the periphery to the center of the electrode-tool. with zo

2. The method according to claim 71, which differs in that the axial feed of the electrode-tool is carried out with eccentricity e, which varies within 0 "х 0.5 (Оез - Ок), where Оез is the outer diameter of the treated surface, Ок, - external diameter of the electrode-tool. oh

C. The method according to claim 1, which differs in that the axial feeding of the electrode-tool is carried out at an angle of 9: to the axis of rotation of the electrode-workpiece, which varies within О'"ke ih 90", o

4. The method according to claim 1, which differs in that the processing is carried out with a radial feed of the tool electrode, which varies within 0.55 x 200 mm per revolution of the workpiece electrode.

5. The method according to claim 1, which is characterized by the fact that the processing is carried out during the rotation of the electrode-tool with an angular speed that varies from 50 to 600 revolutions per minute. "

-

. and? 1 («c) 1 1 Ko) 60 b5