Способ изготовления электрода-проволоки

Авторы патента:

Смоленцев Владислав Павлович (RU)

Болдырев Александр Александрович (RU)

Болдырев Александр Иванович (RU)

Мандрыкин Андрей Владимирович (RU)

B23H1/04 - электроды, специально предназначенные для этого; или их изготовление (B23H 9/00 имеет преимущество)

Владельцы патента RU 2537345:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" (RU)

Изобретение относится к изготовлению пластичного проволочного электрода-инструмента, используемого при электроэрозионной, электрохимической, комбинированной прошивке глубоких отверстий малого диаметра в металлических материалах. Сначала с одного конца проволоки снижают ее диаметр на величину припуска под установку фильеры и на длину участка, требуемого для установки фильеры и закрепления этого конца проволоки в подвижной стойке, после чего надевают на конец проволоки фильеру, диаметр отверстия которой равен диаметру конца проволоки со сниженным диаметром, закрепляют этот конец в подвижной стойке. Противоположный конец слабо натянутой проволоки закрепляют в неподвижной стойке, затем прилагают к концам проволоки растягивающие усилия не выше предела прочности материала проволоки на разрыв, фиксируют начало удлинения проволоки во время пропускания через нее низковольтного постоянного тока, после чего освобождают от закрепления конец проволоки на неподвижной стойке и далее протягивают проволоку через фильеру, поддерживая постоянными растягивающие усилия на проволоку. Способом достигается сохранность прямолинейности и жесткости длинномерных электродов-инструментов из пластичных металлических материалов, обеспечивающих требуемый диаметр и точность прошиваемого отверстия. 2 ил., 1 пр.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при электроэрозионной, электрохимической, комбинированной прошивке глубоких отверстий малого диаметра в металлических материалах пластичным проволочным электродом-инструментом.

Известен способ [1] электрохимической обработки каналов, в котором для выпрямления электрода-инструмента применяют растягивающие усилия.

К недостаткам способа относится отсутствие возможности сохранения прямой оси электрода-инструмента после снятия растягивающих усилий.

Известен способ [2] рихтовки проволоки, по которому для рихтовки проволоку натягивают и пропускают по ней импульсы тока, вызывающие разогрев, вытягивание и повышенную упругость проволоки.

К недостаткам способа относятся неконтролируемое изменение толщины проволоки при растягивании, меняющее ее диаметр, увеличение упругости без стабилизации остаточных напряжений, вызывающих вторичный изгиб оси проволоки, возможность ее обрыва при неконтролируемом растяжении, нарушение точности электрода-инструмента и прошитого отверстия.

В качестве прототипа принимаем способ [2].

В предлагаемом способе достигается сохранение прямолинейности и жесткости длинномерных электродов-инструментов из пластичных металлических материалов, обеспечивающих требуемый диаметр и точность прошитого отверстия.

Способ изготовления электрода-проволоки включает обработку проволоки путем закрепления проволоки в подвижной и неподвижной стойках и растяжения проволоки с использованием фильеры, при этом сначала с одного конца проволоки снижают ее диаметр на величину припуска под установку фильеры на длину участка, требуемого для установки фильеры и закрепления этого конца проволоки в подвижной стойке, после чего надевают на конец проволоки фильеру, диаметр отверстия которой равен диаметру конца проволоки со сниженным диаметром, закрепляют этот конец в подвижной стойке, а противоположный конец слабо натянутой проволоки закрепляют в неподвижной стойке, затем прилагают к концам проволоки растягивающие усилия не выше предела прочности материала проволоки на разрыв, фиксируют начало удлинения проволоки во время пропускания через нее низковольтного постоянного тока, после чего освобождают от закрепления конец проволоки на неподвижной стойке и далее протягивают проволоку через фильеру, поддерживая постоянными растягивающие усилия на проволоку.

Сущность предлагаемого способа поясняется фигурами 1 и 2. На фиг.1 приведены основные элементы установки для осуществления способа и показано их взаимодействие, на фиг.2 дано устройство для перемещения элементов установки.

На корпусе 1 (фиг.1) закреплены неподвижная стойка 2 и подвижная стойка 3 из диэлектрического материала. На неподвижной 2 и подвижной 3 стойках винтами 4 и 5 закреплена проволока 6, имеющая со стороны подвижной стойки 3 участок 7 пониженного диаметра с фильерой 8, установленной в кронштейне 9 и закрепленной винтом 10. Кронштейн 9 закреплен на неподвижной стойке 2 винтом 11. Для подвода тока к проволоке 6 с участком 7 в местах крепления проволоки к стойкам 2 и 3 винтами 4 и 5 установлены токоподводы 12 и 13 от источника низковольтного постоянного тока (на фиг.1 не показан). Подвижная стойка 3 имеет направляющий элемент 14 типа «ласточкин хвост» с регулировочной пластиной 15 (фиг.2). Под планкой 15 установлена опора 16 растяжного устройства для натяжения проволоки 6 с участком 7. Начальное положение опоры 16 фиксируется винтом 17. Между стойкой 3 и опорой 16 установлен механизм натяжения проволоки 6 с участком 7, включающий (фиг.1) указатель 18 удлинения по шкале 19 проволоки 6 с участком 7 при растяжении, упругий элемент 20, тарированный по шкале 19 для оценки величины силы, прилагаемой при растяжении проволоки 6 с участком 7. Растяжение осуществляется пневмоцилиндром 21, имеющим ход штока 22 не менее длины проволоки 6 с участком 7. Воздух подается в пневмоцилиндр 21 через патрубок 23 с манометром 24 и удаляется через патрубок 25 с вентилем 26.

Способ осуществляется следующим образом: отрезают проволоку 6 на размер, равный расстоянию между наружными поверхностями стоек 2 и 3.

Рассчитывают или подбирают из справочников величину припуска для получения оптимального наклепа на поверхности проволоки 6 из металлического пластичного материала. Расчет может быть выполнен по книге [3], стр.116, формула 6.20.

На одном из концов проволоки 6 выполняют участок 7 диаметром, меньшим на величину удвоенного припуска для получения оптимального наклепа. Длину участка 7 берут равной сумме величин толщины фильеры 8 и ширины стойки 3. Диаметр отверстия фильеры 8 берут равным диаметру участка 7 проволоки 6.

Отводят стойку 3 и опору 16 к пневмоцилиндру 21, для чего открывают вентиль 26 на патрубке 25, освобождают опору 16 от давления винта 17, подают воздух под давлением (контролируют манометром 24) через патрубок 23 и штоком 22 перемещают стойку 3 с опорой 16.

На участок 7 проволоки 6 устанавливают соосно с участком 7 фильеру 8, пропускают конец проволоки 6 через отверстие в кронштейне 9, закрепленном на стойке 2 винтом 11 с токоподводом 12, закрепляют конец проволоки 6 в стойке 2, установленной на корпусе 1, винтом 4, а фильеру 8 в кронштейне 9 винтом 10.

Перемещают стойку 3 с направляющим элементом 14 и опору 16 до установки участка 7 проволоки 6 в отверстие стойки 3 до упора в фильеру 8 и слабого натяжения проволоки 6 с участком 7, после чего закрепляют участок 7 и токоподвод 13 винтом 5.

Перемещают опору 16, сжимают упругий элемент 20 до установки начального значения натяжения по указателю 18 на шкале 19, после чего фиксируют положение опоры 16 винтом 17 на планке 15, регулирующей зазор для перемещения стойки 3 и опоры 16.

Выбирают из справочников предел прочности материала проволоки на разрыв и снижают полученное значение на 20-25%. Для диаметра участка 7 находят силу продольного растяжения проволоки 6. Через патрубок 23 подают давление воздуха, которое контролируют манометром 24 путем открытия или закрытия вентиля 26 на патрубке 25. По тарированной шкале 19 с упругим элементом 20 по показаниям указателя 8 устанавливают давление манометра 24, соответствующего расчетной силе продольного растяжения проволоки 6 и участка 7. Подают через токоподводы 12 и 13 низковольтный ток на проволоку 6 с участком 7 и по указателю 18 фиксируют начало удлинения проволоки 6 с участком 7, затем освобождают винты 4 и 17. Проволока 6 с участком 7 совместно со стойкой 3, опорой 16, растяжным механизмом начинает перемещаться относительно фильеры 8, закрепленной винтом 10 в кронштейне 9, до получения требуемого наклепа (нагартовки) поверхностного слоя на проволоке 6. Далее освобождают закрепление винтом 5 участка 7 проволоки 6, вынимают из стойки 3 проволоку 6 с участком 7, срезают участок 7.

Пример применения способа:

Необходимо изготовить проволочный электрод-инструмент для электроэрозионной прошивки в стали 45 отверстия диаметром 0,3 мм на глубину 2 мм. В качестве инструмента используется проволока из материала ЛС 59-1, рекомендуемого для протягивания с нагартовкой поверхностного слоя.

По [3] припуск под оптимальный наклеп составляет 0,0183 мм.

По [4] (стр.38; 41) величина бокового зазора при электроэрозионной чистовой обработке составляет для сталей 9-10 мкм (на диаметр 0,018-0,02 мм). Тогда диаметр проволоки для получения отверстия диаметром 0,3 мм с последующей калибровкой неизношенным участком составит 0,28-0,282 мм. Следовательно проволока может быть выполнена по предлагаемому способу из стандартной латунной проволоки диаметром 0,3 мм путем использования фильеры с диаметром отверстия 0,28-0,282 мм шириной 1,5 мм. Сила растяжения (P) проволоки такого диаметра с площадью F составит

P=Kσ_вF,

где K - коэффициент запаса прочности проволоки на разрыв (K=0,75-0,8);

σ_в - предел прочности латуни на разрыв, σ_в=35 кгс/мм² (по справочникам σ_в=30-40 кгс/мм²);

F - площадь сечения проволоки $F = \frac{3, 14 \cdot 0, 28^{2}}{4} = 0, 0615 м м^{_{2}}$ .

Тогда P=1,72 кгс (P≈17 Н).

При подготовке проволоки к рихтовке на заготовке длиной 138 мм был сформирован электрохимическим травлением участок диаметром 0,28 мм, длиной 8 мм (ширина фильеры 1,5 мм, ширина подвижной стойки 6,5 мм).

Режимы обработки:

Сила растяжения проволоки 17 Н; сила тока 0,6 А; время нагрева электрода-проволоки 1-2 с; время получения проволочного электрода-инструмента с длиной рабочей части 130 мм - менее 1 минуты.

Результаты использования:

Измерение проволоки показало, что изменение диаметра составило 0,002 мм, изгиб не более 0,005 мм, жесткость выросла в 8-10 раз по сравнению с ненагартованной (ненаклепанной) проволокой. Это позволило стабильно получать отверстия 0,3±0,015 мм, что отвечает достижению поставленной цели.

Источники информации

1. А.с. 252801. В.П.Смоленцев, Н.И.Фирсов, Н.Н.Феклистов, В.А.Луговский. Способ электрохимической обработки каналов. 1969, Бюл. №29.

2. Е.М.Левинсон Электроэрозионная обработка металлов, Лениздат, 1961 - 184 с.

3. Комбинированные методы обработки / Под. ред. В.П.Смоленцева. Воронеж: ВГТУ, 1996 - 168 с.

4. В.П.Смоленцев. Изготовление инструмента непрофилированным электродом, М.: Машиностроение, 1967 - 160 с.

Способ изготовления электрода-проволоки, включающий обработку проволоки путем закрепления проволоки в подвижной и неподвижной стойках и растяжения проволоки с использованием фильеры, отличающийся тем, что сначала с одного конца проволоки снижают ее диаметр на величину припуска под установку фильеры и на длину участка, требуемого для установки фильеры и закрепления этого конца проволоки в подвижной стойке, после чего надевают на конец проволоки фильеру, диаметр отверстия которой равен диаметру конца проволоки со сниженным диаметром, закрепляют этот конец в подвижной стойке, а противоположный конец слабо натянутой проволоки закрепляют в неподвижной стойке, затем прилагают к концам проволоки растягивающие усилия не выше предела прочности материала проволоки на разрыв, фиксируют начало удлинения проволоки во время пропускания через нее низковольтного постоянного тока, после чего освобождают от закрепления конец проволоки на неподвижной стойке и далее протягивают проволоку через фильеру, поддерживая постоянными растягивающие усилия на проволоку.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению электродов для искровой модификации поверхности. .

Электрод для электроискровой обработки // 2416499

Изобретение относится к области обработки металла воздействием электрического тока, в частности к устройствам для упрочнения, восстановления деталей машин электроискровой обработкой, и может быть использовано для нанесения на детали магнитопроводных покрытий.

Составной электрод для электроискрового легирования и способ его изготовления // 2355521

Изобретение относится к области обработки металла воздействием электрического тока, в частности к электроискровому легированию. .

Способ нанесения покрытия на скользящую поверхность жаропрочного элемента, жаропрочный элемент и электрод для электроразрядной обработки поверхности // 2320775

Изобретение относится к способу нанесения покрытия на скользящую поверхность жаропрочного элемента, жаропрочному элементу и электроду для электроразрядной обработки поверхности и может быть использовано при изготовлении и ремонте лопаток газовых турбин.

Устройство центрирования и пробивания форм и цилиндрических отверстий // 2244611

Электрод-инструмент // 2241581

Изобретение относится к электрофизическим методам обработки, в частности к инструментам, предназначенным для перфорации листовой детали отверстиями преимущественно прямоугольного сечения, расположенными под острым углом к поверхности детали.

Электрод-инструмент для электроэрозионной обработки зубчатых колес // 2151033

Изобретение относится к электроэрозионной обработке металлов и может быть использовано при электроэрозионном округлении острых кромок и удалении заусенцев с кромок венцов зубчатых колес после механической обработки.

Способ изготовления отверстий стержневым электродом- инструментом // 2009802

Изобретение относится к области металлообработки, изготовлению точных глухих отверстий, фигур штампов, пресс-форм и может быть использовано при нанесении мерных искусственных дефектов (серии точных одинаковых глухих отверстий) в трубах и на прутках.

Многослойный стержневой электрод-инструмент // 1808548

Способ электроэрозионной обработки // 1703315

Изобретение относится к машиностроению , в частности к электроэрозионной обработке токопроводящих материалов. .

Способ изготовления проволочного электрода-инструмента для электроэрозионной обработки // 2555266

Изобретение относится к способу изготовления проволочного электрода-инструмента для электроэрозионной обработки и может быть использовано при электроэрозионном прошивании отверстий малого диаметра с большой глубиной в металлических материалах. Закрепляют конец электрода-инструмента в подвижной стойке, а противоположный конец - в неподвижной стойке. К концам электрода инструмента прилагают усилие растяжения, величина которого не превышает предел прочности материала электрода-инструмента на разрыв. Осуществляют нагрев электрода-инструмента до достижения температуры отжига. Фиксируют начало удлинения электрода-инструмента. Затем закаливают электрод-инструмент путем подачи жидкой среды с одновременным снижением силы растяжения пропорционально скорости охлаждения электрода-инструмента. Изобретение позволяет повысить прямолинейность и жесткость электродов-инструментов из проволоки малого диаметра с большой длиной. 1 ил.

Электрод для изготовления конфузорного участка в отверстии форсунки // 2621511

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при электрохимической размерной обработке для получения в форсунке отверстий в форме реактивного сопла. Электрод для электрохимического получения конфузорного участка в отверстии форсунки с диффузорным участком содержит диэлектрическое покрытие, при этом электрод с покрытием выполнен с наружным диаметром, равным диаметру отверстия внутри форсунки, при этом в рабочей части электрода диэлектрическое покрытие выполнено в форме разделенных, равномерно сужающихся до конца электрода, продольных полос в количестве не менее трех. Техническим результатом является создание консольного электрода с односторонним внешним подводом к зоне обработки для получения электрохимической обработкой конфузорных участков проточных отверстий в форсунках с образованием в них профиля типа реактивного сопла с заданной шероховатостью, необходимой для подачи через форсунку горючих смесей. 4 ил., 1 пр.

Электрод-инструмент для электроэрозионной обработки сферических поверхностей // 2639201

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при разработке технологических процессов и проектировании технологической оснастки для электроэрозионного формообразования сферических поверхностей. Электрод-инструмент имеет центральный канал для прокачки диэлектрической жидкости и содержит по крайней мере один рабочий элемент, выполненный в виде стержня со сквозным отверстием для прокачки диэлектрической жидкости, расположенного параллельно проходящей через центр обрабатываемой сферической поверхности оси вращения электрода-инструмента и выполненного с возможностью регулировки расстояния оси рабочего элемента от оси вращения электрода-инструмента. Рабочий элемент соединен с центральным каналом, а рабочая поверхность стержня имеет скошенный торец, расположенный по касательной к обрабатываемой сферической поверхности. Техническим результатом изобретения является возможность производить обработку сферических поверхностей различных размеров одним и тем же инструментом, после незначительной его переналадки. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.