Способ обработки электрическим оплавлением трубчатым электродом-инструментом

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано на оборудовании для электрообработки листовых деталей по схеме трепанации трубчатым электродом-инструментом . Цель изобретения - повышение производительности обработки за счет уменьшения неравномерности нагрузки источника технологического тока. Рабочая часть трубчатого электрода-инструмента выполнена в виде кривой, проекция которой на параллельную оси электрода-инструмента плоскость представляет ломаную линию. Координаты опорных точек этой линии определяют из математических выражений , учитывающих наружный и внутренний диаметры электрода-инструмента , толщину листовой детали и выходные параметры источника технологического тока. В другом варианте исполнения электрода-инструмента заостренная врезная часть его рабочего профиля срезана, а на выходной части выполнена ступенька, например , под углом 90° к оси электрода-инструмента . 1 з.п. ф-лы, 4 ил. fe

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (l9) (I l) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

llO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ЛР— — агссоэ °

180

«+ +(R — у() (21) 4626608/08 (22) 28.12.88 (46) 23.01.92, Бюл. М 3 (71) Научно-производственное объединение по технологии тракторного и сельскохозяйственного машиностроения (72) А.С.Давыдов и В.Ф.Муравьев (53) 621.9.048.3 (088,8) (56) Витлин В.Б.. Давыдов А.С, Электрофиэикохимические методы обработки в металлургическом производстве,— M,:

Металлургия, 1988, с. 25-27, Муравьев В,Ф„Малявин Б,Г„Юрченко

Ю.Ф. Некоторые аспекты применения контактно-дуговой резки и обработки в ядерной энергетике.— Атомная энергия, т. 65, вып, 3, 1988, сентябрь, с, 194-202, рис. 5. (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ОПЛАВЛЕНИЕМ ТРУБЧАТЫМ

ЭЛ Е КТРОДОМ-И Н СТРУМ ЕНТО М (57) Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано на оборуИзобретение относится к области )4ашиностроения и может быть использовано на оборудовании для злектрообработки листовых деталей по схеме трепанации трубчатым электродом-инструментом, Цель изобретения — повышение производительности обработки за счет уменьшения неравномерности нагрузки источника технологического тока.

Поставленная цель достигается тем, что рабочая часть электрода-инструмента, имеющего трубчатую форму, со скошенной рабочей частью, симметричной плоскости, проходящей по оси, имеет форму ломаной (si)s В 23 Н 5/04, Н 05 Н 1/00 довании для электрообработки листовых деталей по схеме трепанации трубчатым электродом-инструментом. Цель изобретения— повышение производительности обработки за счет уменьшения неравномерности нагрузки источника технологического тока.

Рабочая часть трубчатого электрода-инструмента выполнена в виде кривой, проекция которой на параллельную оси электрода-инструмента плоскость представляет ломаную линию. Координаты опорных точек этой линии определяют из математических выражений, учитывающих наружный и внутренний диаметры электрода-инструмента, толщину листовой детали и выходные параметры источника технологического тока, В другом варианте исполнения электрода-инструмента заостренная врезная 3 часть его рабочего профиля срезана, а на выходной части выполнена ступенька, например, под углом 90 к оси электрода-инструмента. 1 э.п, ф-лы. 4 ил.

Ф линии, координаты которой х(и х(-i в плоскости симметрии определяют по формулам

x)= f(k)-ki Ь; х(-1- f(k) - kit Ь, а координаты у) и у -1 в неявном виде по формуле

Fl =f(y) =». (агсссв (» у )», (». )»-(R у,) Ф (R у,)у )»

R — у) i

17067В6 (R -yl — 1) F = л(й — гг):и.

+ (R — у1) V=b Х Е1, G=yV.

Л1 (yl — 11

arccos (+  — 1 + (R — yl — 1) . где xl, х -1, у1, у -1 — координаты точек линии профиля в точках! и 1 — 1;

Ь вЂ” шаг ломаной линии рабочей части электрода-инструмента, величина постоянная; 15

R u r — наружный и внутренний радиусы трубчатого электрода-инструмента;

Fl — допустимая по условиям нагрузки источника питания проекция площади . эрозионного промежутка на плоскость yz, 20 перпендикулярную оси электрода-инструмента;

k — коэффициент пропорциональности (переменное целое число).

Знаки "+" и "—" ставятся вверху для точек, лежащих ниже оси электрода-инструмента, а внизу для точек, лежащих выше оси электрода-инструмента.

Во втором исполнении, с целью дополнительного уменьшения длины рабочей 30 части электрода-инструмента. а следовательно, и времени прошивки, заостренная рабочая часть срезана. на выходной части сделана ступенька, например, под углом

90 к направлению оси электрода-инструмента.

На фиг.1 представлен электрод-инструмент, разрез; на фиг.2 — то же, вид спереди, на фиг.3 — электрод-инструмент со срезами, разрез; на фиг.4 — то же, вид спереди. 40

На фиг,1 и 2 показаны заостренная входная часть 1 электрода-инструмента, центральная часть 2, выходная часть 3, наружный радиус R, внутренний радиус r. Ha фиг.3 и 4 помимо приведенных обозначе- 45 ний показаны срез 4 на заостренной части и ступенька 5 на выходной части.

Профили рабочей части электрода-инструмента, показанные на фиг.1 и 3, построены по шести точкам, рассчитанным по 50 приведенным в формуле изобретения зависимостям.

Расчет профиля по точкам производится следующим образом.

Вначале задаются количеством расчет- 55 ных точек и и, следовательно, конечной величиной коэффициента k (kK = и), Для упрощения расчета принимают и кратным толщине прошивэемого листа с четным числом, Естественно, что чем больше будет взято точек, чем больше профиль будет похож на плавную кривую линию. Далее определяют величину F — проекцию площади эрозионного промежутка на плоскость yz, перпендикулярную движению подачи по формуле

Затем задаются постоянной величиной

Ь, принимая ее для удобства вычислениИ равной толщине прошиваемого листа, и определяют абсциссы точек kx1,x2 и т.д. По формулам x1 = k1b, x2 = k2b, х3 = k3b и т.д, до

x> = 1 Ь. Затем задаются значениями примерной величины ординат у1, у2, уз и т,д. и по ним, используя рэсчетную формулу

Fl = f(y), находят значения F1, F2, F3 и т.д.— проекции частей кольцевых сегментов на llAOскость yz, Для первой точки х1 yl-1 - yl-1 - 0 расчет производится по формуле Fl - f(y), представляющей собой формулу для вычисления площади Fl кольцевого сегмента: лй г

R -— - у1

F1 =Fl = агссоз " + 180 à — — arccos + (R — у1)

2 — у 1

180 Г

Для второй точки х2 псдСчитываЮт пРоекцию кольцевого сегмента Fll по приведенной формуле, и, вычитая из нее площадь

Fl = F1, находят F2: F2 - Fll — Fl - Fll — Fl и т.д.

Естественно, что с первого раза площади F1 и F будут не равны. Повторно, задаваясь значением у1, добиваютея равенства между F1 и F. Аналогичные расчеты производят для уг, уз и т,д. до yl, где i принимают равным п2, те, до yl = 02 = R.

Вследствие центральной симметрии последующие расчеты простые, так как F = F1, Fn-1 = F2. Fn-2 = F3 и т.д. Электрический расчет производят по формуле известного способа.

Сначала находят объем и массу выплавленного металла иэ эроэионного промежутка в прошитом электродом-инструментом металлическом листе толщиной Ь.

Находят расход энергии А и необходимую мощность P источника питания:

A= Q G, 1706786

Р = 3600A tn, 10

1л = - п л — — arccos

180 (R — у1) .

+ (R у 1) л — — arccos

180 (R у2)

+ (— y2) m Rг - Р}

+ (50 — 10) = 259,3 мм

55 где 0 — удельный расход энергии, где tn — время прошивки, 5

Время прошивки определяют как частное от деления проходимого электродоминструментом расстояния L - и xl c задаваемой скоростью подачи W>, В заключение определяют удельную мощность

Р„= Р:Р 15 и силу тока

I = (Р:U):cos р, где U — напряжение источника питания.

Из изложенного видно, что несмотря на громоздкость формулы F = f(y) расчет ока- 20 эался просты вследствие центральной симметрии профиля электрода-инструмента и применения расчета площадей Fl проекций эроэионного промежутка, как разности площадей кольцевых сегментов, Источник пи- 25 тания будет получать одинаковую нагрузку на всех расчетных частях его профиля, за исключением первого и последнего, т,е, при врезании и на выходе электрода-инструмента иэ заготовки. 30

Профиль электрода-инструмента второго исполнения рассчитывается таким же образом, как электрода-инструмента первого исполнения. B заключительной части расчета намечается длина среза на заостренной 35 входной части и длина ступеньки на выходной части электрода-инструмента, Длины среза и ступеньки должны быть небольшими — в три-четыре раза меньше толщины прошиваемого листа, в противном случае 40 при прошивке будет наблюдаться существенное увеличение потребляемой мощности по сравнению со средней мощностью.

fl р и м е р. Пусть наружный радиус труб- 45 чатого электрода-инструмента R = 50 мм, внутренний r= 45 мм, толщина прошиваемого листа Ь = 10 мм. Принимают х1 = 10 мм, Количество расчетных точек принимают равным и - 6. Значение коэффициента k 50 равно 1 — 6. Допустимая проекция площади эрозионного промежутка на плоскость yz равна

F = л ( — гг):n = л (50 — 45 ):61491:6 = 248,8 мм .

Принимают для расчета F = 250 ммг. Обозначают площади каждой из шести проекций сегментных колец через Fl. Fll, Fill, Flv, Fv, Fvl.

Площади частей сегментных колец находящихся в эрозионном промежутке, равны; первой F1 - Fl, второй F2 = Fll — Fl, третьей Рз - Fill — Fll, четвертой F4 = Flv — Fill, пятой F5 = Fv — Frv и шестой Р5 = Fvl — Fv.

Вследствие центральной симметрии имеют

Р6= F1, Р5 F2 и F4= F3

Таким образом. при вычислении частей проекции площадей сегментных колец достаточно вычислить площади Fl, Р2 и Рз и, следовательно, Ff, Fll u Fill

Формулы для рабочего расчета проекций кольцевых сегментов следующие:

Р = (агссоз лй R y1

R — уг

Рл = arccos

Расчет площади первого кольцевого сегмента: лй л50 436 лг л 45 353

180 180 180 180

Задаются значением ординаты у1- 10 мм. тогда Fl- F1 43,6 агссоз

50 — 10

50 — (5 — 10) -i - Р

50 — 10

Аналогичным расчетом получают, принимая уг 26.5 мм, Рг - Ри — Р1 = 513,2—

-259,3 253,9 мм, и, принимая уз = 50, Рз-Fill — (Р1+ Рг) - 761,5 — 513,2 = 248,3 ммг.

1706786

Вследствие центральной симметрии F4

= Рз = 248,3 мм, Fs = Ег = 253,9 мм и Ев- Р1

=259,3 мм .

Сумма проекций кольцевых сегментов

Fi = 1523 мм мало отличается от площади сечения электрода-инструмента, равной

1491 мм . Таким образом можно убедиться, что расчет произведен правильно, Для выявления положительного эффекта необходимо сравнить длины скошенной части электрода-инструмента, выполненного по данной методике, и электрода-инструмента, скошенного плоскостью, В последнем случае угол скоса Р следует принять равным углу наклона первого кольцевого сегмента к оси Х.

Примем согласно примеру координату х! равной толщине листа 10 мм. yt = 10 мм, Находим tg P = у1,x> = 10:10 = 1. Длина скошенной части электрода-инструмента согласно известному способу б удет равна

Lz = 2R;tg P = 2,50:1,0 = 100 мм. Длина скошенной части предлагаемого электрода-инструмента равна L> = 6.Ь = 6 10 =- 60 мм, Отношение длин Л Lг, L> = 100:60 = 1,67, При постоянной подаче время прошивки известным электродом-инструментом будет на 677; больше, чем время прошивки предлагаемым электродом.

Если у электрода-инструмента срезать заостренную часть на 3 мм и сделать такую ступеньку на выходной части, то можно получить электрод-инструмент со скошенной рабочей частью длиной 54 мм, Отношение длин рабочих частей известного электродаинструмента и предлагаемого будет равно

1 85. Следовательно, и время прошивки сократится в 1,85 раза, Электрический расчет прошивки электродом-инструментом в первом исполнении следующий: находят объем V и массу G выплавленного металла при,, Fi = 1491 мм г

Н = 10, Fi = 10 1491 = 14910 мм или

0,0149 дм;

G = /Н = 7,8 0,0149 = 0,116 кг.

Находят расход энергии А и мощность

P источника питания — понижающего трансформатора переменного тока

А = а G, P = 3600A:tn, где а — удельный расход энергии, равный

2,3 кВт ч/кг; тп — время прошивки при подаче Wn 1 мм/с составляет 60 с.

А = 2,3 0,116 = 0,267 кВт ч;

P = 3600 0,267:60 16,0 кВт.

Удельная мощность равна

Py = P, Г - 16,0 (248,8:100) = 6,43 кВт/см, 5

Сила тока при напряжении U - 20,4 В и при

cos p-0,8 равна

Р:U 16,0:20,4 078 098 А

10 cos p 0,8 0,8

Формула изобретения

1. Способ обработки электрическим оплавлением трубчатым электродом-инстру15 ментом по схеме трепанации, рабочую поверхность которого выполняют в виде наклонного профиля по опорным точкам, лежащим в плоскости, параллельной направлению рабочей подачи электрода-ин20 струмента, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности обработки за счет снижения неравномерности нагрузки источника питания, предварительно определяют допустимую по условиям на25 грузки источника питания проекцию площади эрозионного промежутка на плоскость, перпендикулярную направлению рабочей подачи электрода-инструмента, число опорных точек профиля определяют

30 из соотношения (й — Р

F! где и — число опорных точек профиля, R — наружный радиус трубчатого электрода-инструмента;

r — внутренний радиус трубчатого электрода-инструмента;

Fi — допустимая по условиям нагрузки источника питания проекция площади эрозионного промежутка на плоскость, перпендикулярную направлению рабочей подачи, координаты опорных точек вдоль направления рабочей подачи определяют иэ соотношений ! х)-1 = (! — 1)b х!- b. где х!-р и х! — координаты опорных точек в направлении рабочей подачи соответственно в точках (! — 1) и I; ! — номер опорной точки;

Ь вЂ” толщина детали, а координаты опорных точек перпендикулярно направлению рабочей подачи в неявном виде определяют из соотношения

1706786

10 (+ " ) +(R — у ) . у! - 1) 15

Риг 1 (R у1 — 1) R (R yi 1)2

ЛГ у R yi — i i — — arccos (+ ) +(R—

180 где yi-i u yi — координаты опорных точек перпендикулярно направлению рабочей подачи соответственно в точках {l-1) и (. при этом верхние знаки относятся к точкам, 5 расположенным ниже оси электрода-инструмента, а нижние знаки относятся к точкам, расположенным выше этой оси.

2. Способ по п.1, отличающийся

10 тем. что обработку ведут электродом-инструментом, первый и последний участок профиля рабочей части которого выполняют с площадками, перпендикулярными направлению рабочей подачи.

1706786

Составитель В.С ефанов

Техред М,Моргентал!

Корректор А.Осауленко

Редактор Е.Папп

Заказ 227 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101