Вибратор маятниковый универсальный для электрохимической обработки
UNIVERSAL PENDULUM VIBRATOR FOR ELECTROCHEMICAL MACHINING

Использование: в станкостроении, в частности в станках для размерной электрохимической обработки крупногабаритных сложнопрофильных деталей типа «штамп», «пресс-форма», «турбинная лопатка» и др.
Сущность изобретения: в вибратор, содержащий корпус с расположенным в нем на опорах штосселем, несущим электрод-инструмент, коленный механизм, связанный с корпусом и со штосселем, введен привод, включающий двигатель бесступенчатого регулирования чисел оборотов, на приводном валу которого жестко установлен кривошипно-шатунный механизм, шатун которого шарнирно связан с коленами коленного механизма и с кривошипом, имеющим возможность перемещаться перпендикулярно оси приводного вала с помощью винта пропущенного через кривошип, создающий эксцентриситет, благодаря которому шатун, воздействуя на колены коленного механизма, обеспечивает их маятниковые колебания равномерно в обе стороны относительно оси штосселя несущему электрод-инструмент, которому сообщается возвратно-поступательное движение, с амплитудой и частотой настраиваемыми бесступенчато, за счет создания эксцентриситета кривошипно-шатунным механизмом и изменением чисел оборотов двигателя.
Для обеспечения точного и стабильного включения-отключения технологического тока в строго заданных точках перемещения электрода-инструмента на приводном валу двигателя смонтирован датчик электронный круговой.
Изобретение относится к технологическому оборудованию для размерной электрохимической обработки (в дальнейшем ЭХО).
Известны конструкции вибраторов (осциллирующих устройств) для электрохимической обработки деталей, выполненных с использованием гидравлических, эксцентриковых, эксцентриковомембранных и др. механизмов.
Известен вибратор для ЭХО, содержащий корпус, колонку с электродвигателем установленном на эксцентриковом валу в корпусе, привод вращения эксцентрикового вала, выполненного в виде электродвигателя и связанного с ним редуктора с датчиком включения технологического тока, при этом в циклограмме движения электрода-инструмента обеспечивается выстой последнего за счет связи редуктора с электродвигателем выполненном в виде установленного на входном валу редуктора мальтийского креста взаимодействующим с установленным на валу электродвигателя кривошипом (Авторское свидетельство СССР №300287, МПК В23Р 1/04).
К недостаткам данного вибратора следует отнести ненадежность ведения процесса ЭХО на малых зазорах приводящий к коротким замыканиям в период выстоя электрода-инструмента при обработке детали с постоянной подачей в направлении электрода, при этом в период выстоя кривошип выходит из мальтийского креста, что приводит к обрыву кинематической связи с электродом-инструментом, к рассогласованию подачи команд на включение-отключение технологического тока, потере точности и надежности.
Наиболее близким по сути является вибратор с коленным механизмом связанный со штосселем несущим электрод-инструмент, который приводится в движение эксцентриком через толкатель, воздействующий на одно из колен с пружинным его возвратом (Авторское свидетельство СССР №755486, МПК В33Р 1/04).
Основным недостатком известных эксцентриковых вибраторов является невозможность оперативного изменения амплитуды и частоты колебания электрода-инструмента при обработке деталей различных типоразмеров требующее больших затрат на изменение конструктивных элементов эксцентриков, а также трудность точной и стабильной подачи технологического тока в заданные положения при перемещении электрода в межэлектродном пространстве (в дальнейшем МЭП) из-за отсутствия жестких кинематических связей в цепи двигатель-электрод.
Целью настоящего изобретения является обеспечение бесступенчатого настраивания амплитуды и частоты колебания электрода-инструмента с созданием жестких кинематических связей в цепи двигатель-электрод, а также обеспечение подачи технологического тока в строго заданном положении электрода-инструмента в МЭП при обработке сложнопрофильных деталей.
Поставленная цель достигается тем, что в вибратор содержащий корпус, несущий на опорах штоссель с закрепленным на нем электродом-инструментом, коленный механизм связанный одним коленом с корпусом, другим коленом со штосселем введен привод, включающий двигатель бесступенчатого регулирования чисел оборотов, на приводном валу которого жестко установлен кривошипно-шатунный механизм, шатун которого шарнирно связан с коленами коленного механизма и с кривошипом имеющим возможность бесступенчато перемещаться перпендикулярно оси приводного вала с помощью винта пропущенного через кривошип, создающий эксцентриситет для получения необходимой амплитуды колебания электрода-инструмента.
С целью обеспечения точного и стабильного включения-отключения технологического тока в строго заданных точках перемещения электрода-инструмента в МЭП на приводном валу двигателя установлен датчик электронный круговой.
На чертежах:
- на фиг. 1 изображена принципиальная схема вибратора маятникового универсального;
- на фиг. 2 изображена циклограмма траектории перемещения электрода-инструмента.
Вибратор маятниковый универсальный содержит корпус 1 несущий на опорах штоссель 2 с закрепленным на нем электродом-инструментом 3, коленный механизм шарнирно связанный одним коленом 4 с корпусом 1, другим коленом 5 со штосселем 2. В вибратор введен привод, включающий двигатель бесступенчатого регулирования чисел оборотов 6. На выходном конце приводного вала 7 двигателя 6 жестко установлен кривошипно-шатунный механизм 8, шатун 9 которого шарнирно связан одним концом с коленами 4, 5 другим концом с кривошипом 10. При этом через кривошип 10 пропущен винт 11, содержащий на одном из его концов квадрат 12 для ручного перемещения кривошипа 10, благодаря которому создается эксцентриситет .
Для подачи технологического тока в строго заданных точках нахождения электрода-инструмента 3 в межэлектродном пространстве на приводном валу 7 установлен датчик электронный круговой 13.
На торце штосселя 2 закреплен электрод-инструмент 3. На столе (на чертеже не показано) устанавливается обрабатываемая деталь 14.
Электрод-инструмент 3 и обрабатываемая деталь 14 связаны с источником технологического тока 15 через коммутирующее устройство (на чертеже не показано).
Электролит в зону обработки подается через отверстие в электроде-инструменте 3 от насоса (на чертеже не показан) под давлением.
Перед началом работы вибратора маятникового универсального настраивают амплитуду А и частоту колебания электрода-инструмента 3, величины которых определяют в зависимости от профиля обрабатываемой детали.
Установленный на приводном валу 7 кривошипно-шатунный механизм позволяет оперативно настраивать амплитуду А на заданную величину. Для этого вращая винт 11 за квадрат 12 кривошип 10 плавно перемещают до получения необходимого эксцентриситета , за счет чего образуется необходимая амплитуда колебания электрода-инструмента.
Частота колебания электрода-инструмента настраивается за счет регулирования чисел оборотов двигателя 6, используя программное обеспечение (на чертеже не показано).
Подача команд на включение-отключение технологического тока в строго заданных участках перемещения электрода-инструмента в МЭП задается датчиком электронным 13, используя программное обеспечение (на чертеже не показано).
Вибратор маятниковый универсальный работает следующим образом.
1
2
В зону обработки через электрод-инструмент 3 подается электролит под давлением. Включается двигатель бесступенчатого регулирования 6, который приводит в движение приводной вал 7 с кривошипно-шатунным механизмом 8. Кривошип 10 установленный в размер эксцентриситета е воздействует на шатун 9 и ломает колена 4, 5. Конец шатуна, закрепленный шарнирно с коленами 4, 5 перемещается из положения I в положение II, при этом колено 5, ломаясь, поднимает штоссель 2 в верхнее крайнее положение. Происходит интенсивная промывка межэлектродного пространства. Точка a эксцентриситета перемещается в точку а.
2
3
При перемещении эксцентриситета  из точки а в точку а шатун перемещает колено 5 в обратную сторону из положения II в положение I. Колена 4, 5 распрямляются и располагаются на одной оси со штосселем 2, который занимает крайнее нижнее положение. Электрод-инструмент 3, закрепленный на штосселе 2, достигает минимального межэлектродного расстояния, создавая большое силовое давление благодаря жесткой кинематической цепи двигатель-электрод, при этом обеспечивается надежное заполнение электролита в МЭП, а также обеспечивается надежный выход его из межэлектродного пространства.
За пол-оборота кривошипно-шатунного механизма 8 совершается один цикл маятникового колебательного движения колен 4, 5 и поступательного перемещения, вверх-вниз, электрода-инструмента 3 шарнирно связанного с коленом 5.
3
4
Далее при перемещении эксцентриситета  из точки а в точку a шатун опять ломает колена 4, 5 и переводит их из положения I в положение III. Колено 5 поднимает штоссель 2 с электродом-инструментом 3 в верхнее крайнее положение. Происходит интенсивная промывка межэлектродного пространства.
4
1
При дальнейшем перемещении эксцентриситета  из точки a в точку a колена 4, 5 выпрямляются и устанавливаются из положения III в положение I - в исходное первоначальное положение, обеспечивая стабильное большое силовое давление в межэлектродном пространстве за счет жесткой фиксирующей составляющей коленного механизма.
В результате за следующее пол-оборота кривошипно-шатунного механизма 8 совершается второй цикл маятникового колебательного движения колен 4, 5 и поступательного перемещения, вверх-вниз, электрода-инструмента 3 шарнирно связанного с коленом 5.
При последующем вращении кривошипно-шатунного механизма 8 циклы работы маятниковых колебаний колен 4, 5 повторяются, при этом за один оборот кривошипно-шатунного механизма 8 электрод-инструмент 3 совершает двойное поступательное движение, вверх-вниз, благодаря маятниковому колебанию колен 4, 5 из положения I в положение II, III. Это положительно сказывается на работу вибратора в целом.
Момент подачи технологического тока и длительность импульсов регулируется электронным датчиком, коммутирующим и другими устройствами.
Одним из достоинств коленного механизма является то, что при маятниковых колебаниях колен 4, 5 электрод-инструмент 3 перемещается по траектории волнообразного характера с радиусом R колена 4 (см. фиг. 1, 2), при увеличении длины которого позволяет электроду-инструменту перемещаться по более пологой траектории в максимально приближенном расстоянии к обрабатываемой детали 2, что позволяет осуществлять обработку детали с высокой производительностью и точностью с возможностью подачи технологического тока как на отводе, так и на подводе электрода относительно обрабатываемой детали в строго заданных участках амплитуды А колебания электрода-инструмента, а также осуществлять процесс ЭХО в непрерывно-импульсном режиме с контрольным промером МЭЗ.
Наличие жесткого коленного механизма в вибраторе и бесступенчатое настраивание амплитуды и частоты колебания электрода-инструмента позволяет быстро переналаживать вибратор на ЭХО различных поверхностей деталей как по форме, так и по габаритам, что указывает на универсальность вибратора, при этом при весьма малых усилиях на коленный механизм обеспечивается стабильно высокое осевое давление и равномерное распределение электролита в МЭП, а также надежную его промывку, что позволяет вести обработку крупно-габаритных деталей типа «штамп», «пресс-форма», «турбинная лопатка» с высокой производительностью и точностью.