Способ прецизионной обработки тел вращения и устройство для его осуществления

 

Использование: прецизионная электроэрозионная обработка тел вращения, например деталей оптических соединителей. Сущность изобретения: электроды-инструменты располагают равномерно по окружности вокруг вращающейся детали и задают им сихронное возвратно-поступательное перемещение вдоль детали и переодическую радиальную подачу. При этом определенным образом согласуют угловую скорость вращения детали с выбранной скоростью возвратно-поступательного перемещения, которую один раз корректируют в процессе обработки в зависимости от получаемой разности диаметров на концах детали, а радиальную подачу осуществляют перед четным ходом поступательного перемещения, отсчитанным после предыдущей подачи. Для реализации синхронного перемещения электродов-инструментов механизм их подачи выполнен в виде двух пар параллельно расположенных упругих элементов, сформированных из четырехгранной призмы тремя продольными сквозными пазами и одним поперечным, который образует Т-образный паз с одним из продольных пазов и перемычки - с двумя пазами и двумя боковыми стенками призмы. Упругие элементы снабжены микрометрическими винтами-толкателями. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к обработке особоточных тел вращения, например деталей оптических соединителей методом электроэрозионной шлифовки.

Известен ряд технических решений [1, 2] по прецизионной обработке тел вращения, при котором достигают высокую точность обработки наружной поверхности вращения детали.

Однако в известных способах и устройствах использование контактной механической обработки из-за наличия механической обработки из-за наличия механических деформаций и кинематических погрешностей достигают точность обработки в лучшем случае в пределах нескольких микрометров.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ прецизионной обработки тел вращения [3] в котором электрод-инструмент устанавливают с зазором относительно обрабатываемой поверхности, на электрод и деталь подают технологический ток, задают вращение детали, относительное возвратно-поступательное перемещение детали и электроду и периодическую радиальную подачу электрода к поверхности детали между ходами возвратно-поступательного перемещения. При этом используют электроэрозионную (бесконтактную) обработку.

Однако это решение не позволяет обеспечить максимальный ввод энергии в межэлектродный зазор через один электрод-инструмент с помощью силовых рабочих импульсов тока при условии сохранении заданной шероховатости обработанной поверхности, что является ограничивающим фактором повышения производительности.

Кроме того, в указанном техническом решении не оптимизировано соотношение скоростей вращательного и поступательного движений, влияющее на эффективность съема материла детали, а отсутствие учета величины износа электрода-инструмента приводит к снижению точности обработки.

Задачей, решаемой изобретением, является повышение точности и производительности обработки за счет согласования скоростей вращения детали и перемещения инструмента, а также учета износа инструмента.

Для этого обработку ведут вокруг детали, угловую скорость вращения ω детали согласуют с заданной скоростью V возвратно-поступательного перемещения в соответствии с выражением: ω V, где d размер электрода вдоль оси детали; n число электродов, и очередную радиальную подачу электродов осуществляют перед четным ходом поступательного перемещения, отсчитанным после предыдущей подачи, при этом после начала обработки для одного из ходов осуществляют измерение диаметров детали в крайних точках, определяют их разность, сравнивают ее с величиной допуска на разность диаметров и в случае превышения полученной разностью величины допуска производят корректировку скорости поступательного перемещения в соответствии с выражением: V где γ производительность обработки, мм³/мин; D диаметр детали; Δ D изменение диаметра по длине хода, и последующее согласование скорости вращения детали с полученной скорости V. При этом устройство для прецизионной обработки тел вращения снабжено дополнительным электродом с держателем, а механизм подачи электродов выполнен в виде двух пар параллельно расположенных плоских упругих элементов, сформированных из четырехгранной призмы тремя продольными сквозными пазами, один из которых расположен по оси призмы, а два других симметрично относительно него, и поперечным пазом, образующим Т-образный паз с центрально расположенным продольным пазом и перемычки с двумя другими пазами и с двумя боковыми стенками призмы, при этом держатели электродов закреплены на обращенных друг к другу внутренних упругих элементах каждой пары в наружных упругих элементах каждой пары установлены микрометрические винты-толкатели, предназначенные для взаимодействия с внутренними элементами пары, а в одном из наружных упругих элементов установлен дополнительный винт-толкатель для взаимодействия с наружным элементом второй пары, проходящий через выполненные во внутренних элементах отверстиях.

Предложенный способ иллюстрируется чертежом.

В четырехгранной прямоугольной призме 1 выполнены внутренние плоские, упругие элементы 2, 3 с помощью трех продольных сквозных пазов 4, 5, 6 и наружные упругие элементы 7, 8 с помощью поперечного паза 9. На внутренних плоских упругих элементах 2, 3 через переходные изоляторы 10, 11, смонтированы держателей 12, 13 электродов-инструментов 14, 15. Толкатели внутренних плоских, упругих элементов изготовлены в виде отдельных микрометрических винтов 16, 17, для которых в теле наружных элементов выполнены отверстия с резьбой 18, 19.

Движитель наружных упругих элементов изготовлен в виде одного микрометрического винта 20, для которого выполнено отверстие 21 с резьбой в теле плоского упругого элемента 8, а для его прохождения с возможностью контакта со вторым плоским упругим элементом 7 во внутренних упругих элементах выполнены отверстия 22, 23. Двухконтурный источник 24 импульсов технологического тока соединен электрически проводниками 25, 26 с электродами-инструментами 14, 15 с держателем 27 детали 28 с помощью проводника 29.

Первая автономная электрическая цепочка содержит электрод-инструмент 14, деталь 28, сигнальную лампочку 30, контакты включателя 31, а вторая электрод-инструмент 15, деталь 28, сигнальную лампочку 32, контакты включателя 33. Электрические контакты 34, 35 и 36, 37 служат для автономного питания электрических цепочек. Устройство содержит подвижку 38, планшайбу 39 и шпиндель 40.

Предложенное техническое решение реализуется следующим образом.

Предварительно определяют диаметр электрода-инструмента из оптимального соотношения 5 d=D, установленного на практике, где d диаметр электрода-инструмента; D диаметр обрабатываемой поверхности детали. Затем задают ω, V величину радиальной подачи, а также определяют необходимые для корректировки V величину: V где за γ принимают значение производительности в мм³/мин при операциях электрозионного шлифования.

В зависимости от режимов обработки и материалов детали и электрода-инструмента это значение охватывает пределы 0,1-0,5 мм³/мин. При заданных режимах и условиях обработки γ ее можно легко определить опытным путем или из справочных источников. За Δ D принимают допуск на конусность изготовления детали.

Согласуют выбор ω и V: ω V При двухконтурной обработке с двумя электродами-инструментами n=2, а производительность γ0,12 мм³/мин. Затем приступают к обработке. При этом очередную радиальную подачу электродов осуществляют перед четным ходом поступательного перемещения, отсчитанным после предыдущей подачи, а после начала обработки для одного из ходов осуществляют измерения диаметров детали в крайних точках, определяют их разность, сравнивают ее с величиной допуска на разность диаметров и в случае превышения полученной разностью величины допуска производят корректировку скорости поступательного перемещения в соответствии с выражением и последующее согласование скорости вращения детали ω с полученной скоростью V.

Устройство в данном способе обработке работает следующим образом. С помощью микрометрического винта 20 отводят держатели 12, 13 электродов-инструмента на величину, достаточную для компенсации их суммарного линейного износа при обработке партии детали, по крайней мере в течение рабочей смены. А с помощью толкателей 16, 17 внутренние упругие элементы подают навстречу друг другу для создания упругих сил, исключающих люфты в системе, и для настройки электродов-инструментов и детали. Подают питание на электрические цепочки с помощью включателей 31, 33. Затем электроды-инструменты 14, 15 перемещают в держателях до электрического контакта (загораются сигнальные лампочки 30, 32) с деталью и фиксируют в таком положении. Отведя электроды-инструменты поочередно с помощью толкателей 16, 17, на одинаковое расстояние от детали на величину нескольких мкм с момента погашения сигнальных лампочек, отключают электрические цепочки с помощью включателей 31, 33. Затем придают детали вращение и возвратно-поступательное движение соответствующими элементами управления и включают источник импульсов технологического тока на электроды-инструменты и деталь. После этого с помощью микрометрического винта 20 электроды-инструменты синхронно на определенный шаг подают на деталь и осуществляют обработку.

Формула изобретения

1. Способ прецизионной обработки тел вращения, при котором электрод-инструмент устанавливают с зазором относительно обрабатываемой поверхности, на электрод и деталь подают технологический ток, задают вращение детали, относительное возвратно-поступательное перемещение детали и электрода и периодическую радиальную подачу электрода к поверхности детали между ходами возвратно-поступательного перемещения, отличающийся тем, что обработку ведут электродами-инструментами, расположенными равномерно по окружности вокруг детали, угловую скорость вращения ω детали согласуют с заданной скоростью v возвратно-поступательного перемещения в соответствии с выражением

где d - размер электрода вдоль оси детали;
n - число электродов,
а очередную радиальную подачу электродов осуществляют перед четным ходом поступательного перемещения, отсчитанным после предыдущей подачи, при этом после начала обработки для одного из ходов осуществляют измерение диаметров детали в крайних точках, определяют их разность, сравнивают ее с величиной допуска на разность диаметров и в случае превышения полученной разностью величины допуска производят корректировку скорости поступательного перемещения в соответствии с выражением

где γ - производительность обработки мм³/ мин;
D - диаметр детали;
DD - изменение диаметра по длине хода,
и последующее согласование скорости вращения детали с полученной скоростью v.

2. Устройство для прецизионной обработки тел вращения, включающее механизм подачи электрода-инструмента с держателем и источник технологического тока, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительным электродом с держателем, а механизм подачи электродов выполнен в виде двух пар параллельно расположенных плоских упругих элементов, сформированных из четырехгранной призмы тремя продольными сквозными пазами, один из которых расположен по оси призмы, а два других - симметрично относительно него, и поперечным пазом, образующим Т-образный паз с центрально расположенным продольным пазом и перемычки - с двумя другими пазами и с двумя боковыми стенками призмы, при этом держатели электродов закреплены на обращенных друг к другу внутренних упругих элементах каждой пары, в наружных упругих элементах каждой пары установлены микрометрические винты-толкатели, предназначенные для взаимодействия с внутренними элементами пары, а в одном из наружных упругих элементов установлен дополнительный микрометрический винт-толкатель, предназначенный для взаимодействия с наружным элементом второй пары и проходящий через выполненные во внутренних элементах отверстия.

РИСУНКИ

Рисунок 1