Способ электроэрозионной обработки отверстий малого диаметра

Изобретение относится к электроэрозионной обработке и может быть использовано для электроэрозионной прошивки отверстий малого диаметра широкой номенклатуры деталей, например перфорационных отверстий в лопатках из жаропрочных сплавов. Способ включает прошивку отверстий электродом-инструментом путем периодической подачи импульсов рабочего напряжения, согласованной с наложением ультразвуковых колебаний на рабочую зону обработки. Причем после прошивки отверстий ультразвуковые колебания продолжают подавать на электроды, расположенные в полученных отверстиях, в среде рабочей жидкости с частотой 16-44 кГц и амплитудой вибрации 5-20 мкм, при этом электродам сообщают орбитальное движение с эксцентриситетом относительно оси отверстий 5-50 мкм в течение 1-10 мин. Изобретение позволяет повысить качество поверхности получаемых отверстий за счет удаления измененного слоя и снижения шероховатости. 1 пр.

 

Изобретение относится к электроэрозионной обработке и может быть использовано для электроэрозионной прошивки отверстий малого диаметра широкой номенклатуры деталей, например, перфорационных отверстий в лопатках из жаропрочных сплавов.

В настоящее время существуют различные способы электроэрозионной обработки отверстий малого диаметра, основной проблемой которых является невысокое качество поверхности получаемых отверстий из-за образования слоя материала, измененного в результате обработки.

Известен способ электроэрозионной обработки отверстий малого диаметра, включающий периодическую подачу импульсов рабочего напряжения, согласованную с наложением на рабочую зону обработки ультразвуковых колебаний, причем импульсы напряжения подают в пакете с паузами между подачей пакетов импульсов, причем перед подачей пакета импульсов рабочего напряжения подают импульс напряжения повышенной энергии от 0,1 до 1 Дж, затем производят наложение ультразвуковых колебаний, затем прекращают наложение ультразвуковых колебаний и подают пакет импульсов рабочего напряжения энергией от 0,01 до 0,03 Дж (патент РФ №2596567, В23Н 7/38, В23Н 9/14, 10.09.2016).

Недостатком известного способа является то, что в результате периодической подачи импульсов электрического напряжения с повышенной энергией снижаются показатели качества получаемых отверстий: увеличивается шероховатость и толщина измененного слоя, а также происходит увеличение износа электродов-инструментов.

Наиболее близким предлагаемому способу является способ электроэрозионной прошивки отверстий, включающий наложение на электрод ультразвуковых колебаний, согласованных с подачей импульсов рабочего напряжения, причем подачу импульсов рабочего напряжения синхронизируют с фазой сближения электродов по зависимости ϕ=2πƒt+kπ, где ƒ - частота подачи ультразвуковых колебаний, t - время, с, l<k<1,5, а частоту подачи электрических импульсов ƒэ дискретно изменяют по мере углубления электрода в заготовку, причем частота подачи ультразвуковых колебаний составляет 18-88 кГц, а амплитуда - 5-30 мкм (патент РФ №2522864, В23Н 7/38, опубл. 20.07.2014).

Недостатком известного способа является то, что приведенный в нем порядок чередования импульсов рабочего напряжения и подачи ультразвуковых колебаний не обеспечивает улучшения качества получаемых электроэрозионным способом отверстий, а именно получение поверхностей без измененного слоя и снижения шероховатости.

Техническим результатом изобретения является повышение качества поверхности получаемых отверстий за счет удаления измененного слоя и снижения шероховатости.

Указанный технический результат достигается способом электроэрозионной обработки отверстий малого диаметра, включающий прошивку отверстий электродом-инструментом путем периодической подачи импульсов рабочего напряжения, согласованной с наложением ультразвуковых колебаний на рабочую зону обработки, в котором, в отличие от прототипа, после прошивки отверстий ультразвуковые колебания продолжают подавать на электроды, расположенные в полученных отверстиях, в среде рабочей жидкости с частотой 16…44 кГц и амплитудой вибрации 5…20 мкм, при этом электродам сообщают орбитальное движение с эксцентриситетом относительно оси отверстий 5-50 мкм в течение 1…10 мин.

Подача на электроды, расположенные в полученных отверстиях, ультразвуковых колебаний в указанных диапазонах параметров с приданием орбитального движения электродов с эксцентриситетом относительно оси отверстий 5-50 мкм в течение 1…10 мин позволяет за счет воздействия ультразвуковых колебаний в среде рабочей жидкости инициировать развитие кавитационных явлений, приводящих к разрушению и удалению измененного слоя, которые локализуются в приповерхностном слое отверстий. При орбитальном движении электрода за счет касания стенок отверстия происходит разрушение и удаление измененного слоя и снижение шероховатости поверхности и тем самым повышается качество обработки.

Предлагаемое изобретение осуществляют следующим образом.

Для реализации способа электроэрозионной обработки отверстий малого диаметра обрабатываемую деталь устанавливают и закрепляют в приспособлении, находящемся в рабочей ванне станка. Ванну заполняют рабочей жидкостью. Электроды-инструменты подводят к обрабатываемой детали, и включают привод рабочей подачи электрода-инструмента.

Процесс прошивки отверстий заключается в копировании формы электрода-инструмента в обрабатываемой детали.

В результате протекания электрических разрядов в поверхностном слое отверстий формируется измененный по структуре, фазовому и химическому составу слой, физико-механические свойства которого существенно отличаются от исходных свойств обрабатываемой детали. Данный слой имеет значительное количество дефектов структуры и растягивающие остаточные напряжения. Измененный слой в зависимости от технологических параметров обработки и свойств обрабатываемого материала может иметь толщину от нескольких микрометров до десятков микрометров.

После прошивки отверстий электроды не выводят из отверстий и на них подают ультразвуковые колебания в среде рабочей жидкости с частотой 16…44 кГц и амплитудой вибрации 5…20 мкм, при этом электродам сообщают орбитальное движение в отверстиях с эксцентриситетом 5…50 мкм в течение от 1…10 минут. Величина эксцентриситета орбитального движения электрода-инструмента подбирается в зависимости от величины бокового межэлектродного промежутка, достигнутого при электроэрозионной обработке.

Пример.

Для оценки качества поверхностного слоя отверстий были проведены следующие исследования. Образцы из сплавов на никелевой основе ЖС32-ВИ и ВКНА-В1-ВИ подвергали электроэрозионной обработке по режимам, указанным в предлагаемом техническом решении и способе- прототипе. Получали отверстия глубиной 5 мм с диаметром от 0,5 до 1,2 мм.

Технологические параметры устанавливали в следующих диапазонах:

- частота импульсов 80 кГц;

- скважность импульсов 1,2…1,5;

- импульсное напряжение 55 В;

- импульсный ток 10…20 А;

- ток импульсов поджига 1…3А;

- длительность пакетов импульсов 0,5…2 мс;

- длительность паузы между пакетами импульсов 0,5…3мс;

- рабочая жидкость: керосин осветительный (50% объемн.) + индустриальное масло И-12 (50%).

После прошивки отверстий, не вынимая электрод-инструмент, производили дальнейшую обработку стенок отверстий с наложением ультразвуковых колебаний к электродам-инструментам с частотой 22 кГц, амплитудой вибрации 20 мкм, и сообщением им орбитального движения относительно оси отверстий с величиной эксцентриситета 10 мкм в течение 3 мин.

В результате обработки диаметр отверстий увеличен на 15 мкм, шероховатость поверхности боковых стенок отверстий составила Ra 1,6 мкм.

При осуществления электроэрозионной обработки отверстий малого диаметра по способу - прототипу шероховатость поверхности боковых стенок отверстий составила Ra 3,2 мкм.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить качество поверхности получаемых отверстий за счет удаления измененного слоя и снижения шероховатости.

Способ электроэрозионной обработки отверстий малого диаметра, включающий прошивку отверстий электродом-инструментом путем периодической подачи импульсов рабочего напряжения, согласованной с наложением на электроды в рабочей зоне обработки ультразвуковых колебаний, отличающийся тем, что после прошивки отверстий ультразвуковые колебания продолжают подавать на электроды, расположенные в полученных отверстиях, в среде рабочей жидкости с частотой 16…44 кГц и амплитудой вибрации 5…20 мкм, при этом электродам сообщают орбитальное движение с эксцентриситетом относительно оси отверстий 5-50 мкм в течение 1…10 мин.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электроэрозионной обработке, в частности к электроэрозионной прошивке отверстий в труднообрабатываемых композиционных слоисто-волокнистых материалах, содержащий углеволокно.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при одновременном изготовлении группы отверстий в металлической детали. Способ включает прошивку отверстий в детали при подаче жидкой рабочей среды в межэлектродный зазор с непрерывным анодным растворением припуска, осуществляемую с помощью электродов-инструментов, количество которых соответствует количеству одновременно прошиваемых отверстий.

Изобретение относится к электроэрозионной обработке деталей в машиностроении и может быть использовано, в частности, для выполнения сопловых отверстий в распылителях форсунок двигателей внутреннего сгорания.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для обработки сухого электрохимического полирования перфорационных отверстий в полых лопатках турбомашин.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для обработки отверстий малого диаметра, например перфорационных отверстий на лопатках из жаропрочных сплавов путем удаления дефектного слоя локальной электрохимической обработкой.

Изобретение относится к области электрофизических и электрохимических методов обработки, преимущественно к прошивке отверстий малого диаметра в деталях из высокопрочных и твердых сталей и сплавов.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для электроэрозионной и комбинированной эрозионнохимической прошивки глубоких отверстий, преимущественно малого сечения.

Изобретение относится к области машиностроения, к инструменту для электрохимической обработки глубоких отверстий малого поперечного сечения. Электрод-инструмент для обработки глубоких отверстий содержит полую трубку, на наружной поверхности которой выполнена кольцевая канавка с перемычками, между которыми расположены радиальные отверстия, сообщенные с центральным отверстием, на торец электрода приварена проволока в форме дуги, а через радиальные отверстия установлен ограничитель из изоляционного материала, выполненный в виде втулки, при этом длина ограничителя L соответствует ширине b обрабатываемого отверстия.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для обработки отверстий малого диаметра, например перфорационных отверстий в лопатках из жаропрочных сплавов путем удаления дефектного слоя электрохимической обработкой.

Изобретение относится к электрохимической и эрозионнохимической групповой прошивке круглых отверстий малого диаметра, например в фильтрах. Способ изготовления многоэлектродного инструмента для групповой прошивки круглых отверстий включает получение многоэлектродного инструмента с электродами прямоугольного сечения путем электроэрозионного разрезания монолитной заготовки вдоль оси с образованием взаимно перпендикулярных пазов между электродами, в которые для дальнейшего обработки электродов прямоугольного сечения устанавливают катод, собранный в виде решетки из металлических пластин, имеющих продольные замки в виде пазов с глубиной, равной половине длины пластины, а на концевых участках каждой пластины между замками установлен по меньшей мере один диэлектрический точечный упор с высотой не более величины бокового межэлектродного зазора, причем толщина пластин равна разнице между шириной паза в заготовке и удвоенной величиной бокового межэлектродного зазора, а шаг между пластинами равен расстоянию между осями соседних прямоугольных электродов.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при нанесении искусственной шероховатости на поверхности деталей, используемых в аэрокосмической отрасли, в частности на прямых участках каналов охлаждения теплонагруженной детали - оболочки, входящей в состав камеры сгорания ракетного двигателя.
Наверх