Способ изготовления фасонного резца
Владельцы патента RU 2491156:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВПО МГТУ "СТАНКИН") (RU)
Изобретение относится к обработке металлов, в частности к электроэрозионной резке непрофилированным электродом, и может быть использовано для получения фасонного резца, предназначенного для изготовления, например, формообразующих частей пресс-форм. В способе формообразование режущей части резца осуществляют при помощи электроэрозионного воздействия на обрабатываемую деталь искровых разрядов посредством программно организованного электромеханического узла с формообразующим инструментом в виде проволочного электрода, выполненного с возможностью 4-координатного пространственного перемещения относительно обрабатываемой детали. Электроэрозионное воздействие в способе осуществляют при напряжении резания 60-62 В, напряжении в межэлектродном зазоре 38-40 В, токе резания 5-7 А, продолжительности отсутствия разрядного импульса 0,3-0,36 мкс, скорости подачи проволочного электрода 6-7 м/мин и усилии его натяжения 8000-10000 Н, причем давление прокачки в форсунках направляющих проволочного электрода устанавливают 255-260 бар. Изобретение обеспечивает получение качественного фасонного резца со сложной пространственной конфигурацией режущей части и требуемую точность изготовления. 1 табл., 1 пр.
Изобретение относится к обработке металлов методом электроэрозионной резки непрофилированным электродом и может быть использовано для получения резца фасонного, предназначенного для изготовления, например, формообразующих частей пресс-форм.
Из уровня техники известен способ изготовления фасонных резцов, по которому резец получают путем традиционной обработки методами токарно-фрезерных операций и дальнейшего термического воздействия (см., например, М.И. Юликов и др.. Проектирование и производство режущего инструмента - Москва, - 1987. С.225-227).
К недостаткам известного способа следует отнести большое требуемое количество вспомогательного и основного оборудования и инструмента для получения фасонных резцов, а так же высокую сложность изготовления изделий малых габаритов и размеров заявленных требуемой точности.
Наиболее близким техническим решением по технической сути и достигаемому результату, является способ электроэрозионной резки вырубного твердосплавного штампа непрофилированным электродом, включающий обработку проволочным электродом-инструментом по заданному профилю посредством воздействия искровых разрядов на обрабатываемую заготовку (Б.А. Артамонов и др. Электрофизические и электрохимические методы обработки материалов - Москва, - 1983. С.87-91).
Недостатком известного технического решения является невозможность изготовления изделий из твердосплавных материалов со сложной пространственной конфигурацией, например, фасонных резцов с высокой требуемой точностью.
Техническим результатом заявленного способа является расширение ассортимента получаемых изделий, за счет обеспечения возможности получения изделий со сложной пространственной конфигурацией.
Поставленный технический результат достигается посредством того, что в способе изготовления фасонного резца, включающем формообразование режущей части при помощи электроэрозионного воздействия на обрабатываемую деталь искровых разрядов, посредством программно организованного электромеханического узла с формообразующим инструментом в виде проволочного электрода, функционально обеспечивающим последнему рабочее 4-х координатное пространственное перемещение относительно обрабатываемой детали, согласно изобретению, электроэрозионное воздействие осуществляют при следующих технологических параметрах:
- напряжение резания - 60-62 (В);
- напряжение в межэлектродном зазоре - 38-40 (В);
- ток резания - 5-7 (А);
- продолжительность отсутствия разрядного импульса - 0,3-0,36 (мкс);
- скорость подачи проволочного электрода - 6-7 (м/мин);
- усилие натяжения проволочного электрода - 8000-10000 (Н);
- давление прокачки в форсунках направляющих электрода-инструмента - 255-260 (бар).
Сущность заявленного изобретения заключается в следующем.
При изготовлении фасонных резцов, как правило, предварительно осуществляют проектирование конфигурации изделия и параметров изготовления резца фасонного с помощью CAD/CAM систем. Задаются технологические параметры способа, заявленные в формуле изобретения. После чего заготовку устанавливают на рабочий стол и закрепляют в соответствующих средствах фиксации заготовки, например, в специально разработанной призме. Посредством заданной программы задают траекторию движения программно организованному исполнительному устройству, которое выполнено в виде электромеханического узла с формообразующим инструментом в виде проволочного электрода. Упомянутая программа обеспечивает исполнительному устройству рабочее 4-координатное пространственное перемещение относительно обрабатываемой детали. В качестве материала для изготовления проволочного электрода, традиционно используют латунь. В зависимости от конфигурации функциональной части резца определяются с количеством переходов зоны обработки, в частности их может быть два. На первом переходе после установки заготовки на рабочем столе в специально разработанной призме задают место захода инструмента, и формируется одна часть функциональной поверхности резца посредством воздействия искровых разрядов на заготовку от проволоки по построенной траектории. На втором переходе резец переустанавливают с поворотом 90° и аналогично формируют другую часть функциональной поверхности резца.
Пример реализации способа.
Заявленный способ использовался при изготовлении фасонного резца d=6 мм и длиной 18 мм, предназначенного для обработки отображения резьбы на цилиндрической части пресс-формы при литье пластмасс под давлением, для чего использовалась стержневая заготовка с диаметром d=6 мм, общей длиной 30 мм из твердого сплава полученная путем горячего проката и последующей отрезки в размер на электроэрозионном станке.
Предварительное проектирование конфигурации изделия и параметров изготовления резца осуществлялось в системе автоматизированного проектирования Pro/Engineer.
Электроэрозионная резка велась на четырехкоординатном электроэрозионном вырезном станке с ЧПУ SEIBU M500S при следующих технологических параметрах: напряжение резания - 61 В, напряжение в межэлектродном зазоре - 39 В, ток резания - 6 А, продолжительность отсутствия разрядного импульса - 0,33 мкс, скорость подачи проволочного электрода - 6,5 м/мин, усилие натяжения проволочного электрода - 9000 Н, давление прокачки в форсунках направляющих электрода-инструмента 257 бар. Рабочая ванна была заполнена дистиллированной деионизированной водой, инструментом являлась проволока, изготовленная из латуни с диаметром 0,1 мм.
В процессе электроэрозионной пространственной резки с заявленными технологическими параметрами был получен резец должного качества с заданными конфигурацией и геометрическими параметрами.
Таким образом, проведенные испытания показали возможность использования заявленного технического решения для изготовления фасонных резцов, предназначенного для изготовления формообразующих частей пресс-форм методом четырехкоординатной электроэрозионной резки.
Заявленные значения интервалов технологических режимов, указанные в формуле изобретения, были получены экспериментальным путем и являются необходимыми и достаточными для решения поставленного технического результата, что доказано примерами, представленными в таблице 1.
Выдержанный интервал напряжения резания, напряжения в межэлектродном зазоре, тока резания, продолжительности отсутствия разрядного импульса, скорости подачи проволочного электрода, усилия натяжения проволочного электрода, давления прокачки обеспечивают получения качественного фасонного резца сложной геометрической формы, принимая ввиду его малые габариты (⌀6×18), сложную пространственную конфигурацию режущей части, а также высокую требуемую точность изготовления.
Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в независимом пункте формулы признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности неизвестной на дату приоритета из уровня техники необходимых признаков, достаточной для получения требуемого синергетического (сверхсуммарного) технического результата.
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении предназначен для обработки металлов методом электроэрозионной резки, в частности, для изготовления резца фасонного для обработки отображения резьбы на цилиндрической части пресс-формы при литье пластмасс под давлением;
- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте нижеизложенной формулы, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.
Следовательно, заявленный объект соответствует требованиям условий патентоспособности «новизна», «изобретательский уровень» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.
Способ изготовления фасонного резца, включающий (формообразование режущей части посредством электроэрозионного воздействия на обрабатываемую деталь искровых разрядов, при этом используют программно организованный электромеханический узел с формообразующим инструментом в виде проволочного электрода, который обеспечивает 4-х координатное пространственное перемещение последнего относительно обрабатываемой детали, отличающийся тем, что электроэрозионное воздействие осуществляют при напряжении резания 60-62 В, напряжении в межэлектродном зазоре 38-40 В, токе резания 5-7 А, продолжительности отсутствия разрядного импульса 0,3-0,36 мкс, скорости подачи проволочного электрода 6-7 м/мин и усилии его натяжения 8000-10000 Н, причем давление прокачки в форсунках направляющих проволочного электрода устанавливают 255-260 бар.
