УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОИСКРОВОЙ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ
DEVICE FOR ELECTRIC SPARK PROCESSING SURFACES

Изобретение относится к области электрофизических методов обработки материалов, в частности к электроискровому легированию, и может быть использована в машиностроительном и ремонтном производстве для получения износостойких покрытий на деталях узлов трения и неподвижных соединений.
Известны электромагнитные устройства для электроискровой обработки поверхностей, в которых непрерывное колебательное движение электрода, контактирующего с поверхностью обрабатываемой детали, осуществляется с помощью неподвижного электромагнита, к магнитопроводу которого периодически притягивается подвижный якорь с электрододержателем. Обратный ход якоря осуществляется возвратной пружиной [Бурумкулов Ф.Х., Лезин П.П., Сенин П.В., Иванов В.И., Величко С.А., Ионов П.А. Электроискровые технологии восстановления и упрочнения деталей машин и инструментов (теория и практика). Саранск, «Красный Октябрь», 2003, с. 49].
Проведенные исследования электроискровой обработки показали, что увеличение частоты следования импульсов с одновременным увеличением частоты вибрации электрода дает значительное увеличение производительности процесса [там же, с. 47]. Так, на установках для электроискровой обработки серии БИГ диапазон регулирования частоты вибрации составляет от 100 до 400 Гц [Установки для электроискровой обработки серии БИГ. Технические условия ТУ 3312-001=02069964-2012. Саранск, 2012. п. 1.3.4]. При изучении процесса электроискрового легирования частоту вибрации электрода изменяют от 10 до 2000 Гц (см. Лабораторная работа N; 3. Электроискровое легирование металлических материалов. Электронный ресурс - Режим доступа: http://5fan.ru/wievjob.php.id=50242. Рис. 4a). Жесткость возвратной пружины не может обеспечить оптимальность работы устройства в таком диапазоне изменения частоты, что приводит к снижению характеристик нанесенного покрытия.
Наиболее близким аналогом (прототипом) является устройство для электроискрового легирования металлов, описанное в авторском свидетельстве №248103 B23k, опубл. 05. 08. 1970. Устройство содержит заключенный в корпус электромагнит, состоящий из магнитопровода с катушкой, и якорь, выполненный из трех соединенных между собой пластин, внутренняя, на которую крепится электрододержатель, изготовлена из материала с низким удельным электрическим сопротивлением, а наружные, на одну из которых закреплен сердечник якоря, изготовлены из пружинной стали.
Недостатком данного устройства является:
- невозможность оперативного изменения характеристик вибрации (амплитуды, виброударной скорости) при изменении частоты вибрации;
- перегрев электрода на средних и жестких режимах обработки из-за отсутствия охлаждения, что приводит к снижению качества покрытия и отжигу пружин якоря.
Целью изобретения является создание устройства для электроискровой обработки поверхностей с возможностью оперативного изменения характеристик вибрации для достижения оптимального режима обработки.
Поставленная цель достигается тем, что устройство для электроискровой обработки поверхностей, содержащее заключенный в корпус электромагнит, состоящий из магнитопровода с катушкой, и якорь в форме пластины, изготовленный из материала с низким удельным электрическим сопротивлением, на одном конце которого закреплен электрододержатель, а также на якорь под торцом магнитопровода электромагнита прикреплен сердечник, а другой конец якоря шарнирно закреплен на горизонтальную ось, зафиксированную к корпусу устройства, и в устройство введено сопло подачи сжатого воздуха, жестко закрепленное в корпусе устройства и установленное над местом крепления электрододержателя к якорю, к соплу подсоединена трубка подачи сжатого воздуха, другим концом соединенная к регулятору давления сжатого воздуха. В устройстве зазор между торцом магнитопровода электромагнита и сердечником составляет 1,0-1,2 мм, сопло установлено над якорем на расстоянии 0, 5-3,0 мм при выходном диаметре сопла 0,2-2,5 мм, а давление воздуха может регулироваться в пределах 0,1-0,8 МПа.
Сущность изобретения заключается в том, что в устройстве воздействие пружины на якорь заменено воздействием давления сжатого воздуха истекающего из сопла на поверхность якоря. Давление воздуха можно регулировать в широких пределах регулятором давления (см. например, Регуляторы давления сжатого воздуха. Электронный ресурс - Режим доступа: http://www.pnevmo-i.ru/regulators-pressure.htm), что дает возможность подстраивать вибрацию на любых частотах обработки. Зазор между торцом магнитопровода электромагнита и сердечником выбран из условий того, что при жестких режимах обработки требуется длительное время (несколько сот микросекунд) зарядки накопительных конденсаторов (600 мкФ и более) генераторов импульсов, и поэтому обработку ведут на малых частотах (100-150 Гц) с амплитудой вибрации электрода до 1 мм. Установка сопла над якорем на расстоянии 0,5-3,0 мм при выходном диаметре сопла 0,2-2,5 мм обосновывается теоретически (см. Технический словарь. Том 1. Диаметр - выходное отверстие - сопло. Электронный ресурс - Режим доступа: http://www.ai08.org/index.php/index) и проверено практически. Давление воздуха регулируется и может составлять на входе сопла 0,1-0,8 МПа.
Изобретение поясняется чертежом (Фиг.).
В корпусе 1 устройства, с помощью скобы 2, неподвижно крепится магнитопровод 3 с катушкой 4 электромагнита. Якорь 5, с прикрепленными к нему электрододержателем 6 и сердечником 7, одним концом шарнирно закреплен на оси 8, зафиксированной к корпусу 1. Над местом крепления электрододержателя 6 к якорю 5 при помощи скобы 9 установлено сопло 10 подачи сжатого воздуха. Сопло 10 гибкой трубкой 11 соединено с регулятором 12 давления сжатого воздуха. К якорю 5, при помощи кабеля 13, подводится напряжение от генератора импульсов технологического тока (на фиг. не показан). В электрододержатель 6 зажат электрод 14.
Устройство работает следующим образом.
Включение устройства осуществляется подачей на регулятор 12 сжатого воздуха, воздух попадает в сопло 10, а на катушку 4 подается импульсное напряжение. При этом воздух, поступающий из сопла 10 на поверхность якоря 5, создает давление, которое перемещает якорь 5, а соответственно и электрод 14, к поверхности обрабатываемой детали (на фиг. не показана). При поступлении импульса напряжения на катушку 4 электромагнита, сердечник 7 притягивается к торцу магнитопровода 3 и якорь 5, а соответственно и электрод 14, отдаляются от поверхности детали. При прекращении действия импульса напряжения на катушку 4, за счет давления воздуха, электрод 14 начинает приближаться к поверхности детали и цикл вибрационного движения электрода 14 повторяется. При помощи регулятора 12 производится настройка вибрации электрода и осуществляется электроискровая обработка поверхности детали. Сжатый воздух создает в корпусе 1 устройства избыточное давление и используется для охлаждения электрододержателя 6 и электрода 14 через зазор между электрододержателем 6 и корпусом 1.
Испытания пробного образца устройства для электроискровой обработки поверхностей показали, что с повышением частоты вибрации электрода необходимо повышать давление сжатого воздуха.
Изобретение дает возможность изменять характеристики вибрации электрода для получения оптимального режима электроискровой обработки и получать покрытия требуемых параметров.