МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ИНСТРУМЕНТАЛЬНАЯ ГОЛОВКА

Полезная модель относится к станкостроению и может быть использована для электроэрозионной и ультразвуковой обработки широкого спектра деталей на одном станке за один их установ, в частности, электроэрозионной прошивки отверстий малого диаметра на детали и ультразвуковой обработки пазов на ней.
Известен шпиндельный узел для электроэрозионной обработки, содержащий оснащенный приводом вращения переходной вал, на одном конце которого установлена электрически изолированная от него державка, предназначенная для установки вала в инструментальный патрон шпинделя станка, а на другом его конце с возможностью съема установлен электрод-инструмент. Шпиндельный узел также содержит закрепленный на кронштейне и электрически изолированный от него узел электрического щеточного контакта, предназначенный для передачи электрической энергии на вращающийся переходной вал, при этом в полости электрода-инструмента выполнен ориентированный в осевом направлении канал для текучей среды, сообщенный с каналом, выполненным в переходном валу и сообщенным с насосом. На конце переходного вала имеется распыляющий жидкость коллектор, содержащий выходы для жидкости вокруг электрода-инструмента для направления жидкого электролита вдоль электрода-инструмента, Со шпиндельным узлом соединена система насосов, которая подает жидкий электролит в канал электрода-инструмента и в распыляющий жидкость коллектор, Шпиндельный узел также оснащен источником электропитания для подачи электрического потенциала на электрод-инструмент через вращающийся переходной вал и узел электрического щеточного контакта, и на обрабатываемую деталь, (см. патент РФ №2446924, кл. В23Н 7/26, 2012 г.).
В результате анализа выполнения данного шпиндельного узла необходимо отметить, что его конструкция практически является классической для шпиндельных узлов, которыми оснащаются электроэрозионные станки. Данный узел в составе станка обеспечивает только электроэрозионную обработку деталей, что ограничивает его функциональные возможности. Весьма также существенно, что в известном шпиндельном узле при его работе затруднено удаление шлама из зоны обработки, что снижает качество обработанной поверхности.
Известна ультразвуковая головка алмазного вращающегося режущего инструмента, содержащая корпус, в котором с возможностью вращения смонтирован шпиндель, оснащенный приводом вращения, включающим электродвигатель, статор которого закреплен на корпусе, а ротор кинематически связан со шпинделем, в шпинделе выполнена торцевая расточка, в которой размещен стакан из изоляционного материала, а в стакане установлен пьезокерамический преобразователь, имеющий возможность соединения с источником питания и место для установки обрабатывающего инструмента.
(см. патент РФ на полезную модель №152124, кл. В23Н 7/38, 2015 г. ) - наиболее близкий аналог.
Известная головка, как и приведенная выше, является узкоспециальной и обеспечивает только ультразвуковую обработку деталей.
Техническим результатом настоящей полезной модели является расширение функциональных возможностей головки за счет обеспечения как электроэрозионной, так и ультразвуковой обработки деталей на одном станке за один их установ.
Указанный технический результат обеспечивается тем, что в многофункциональной инструментальной головке, содержащей корпус, в котором с возможностью вращения посредством привода смонтирован шпиндель, в нижней части шпинделя имеется осевая расточка, в которой размещен магнитострикционный преобразователь, новым является то, что на наружной поверхности шпинделя установлены токосъемные кольца, контактирующие со щетками, закрепленными на корпусе и имеющими возможность соединения с ультразвуковым и электроэрозионным генераторами, головка оснащена спреером и переходником, закрепленным на нижнем торце шпинделя, спреер установлен на переходнике с возможностью настроечного перемещения, на нижнем торце переходника имеется место для установки обрабатывающего инструмента, при этом в спреере и переходнике выполнены сообщающиеся каналы, предназначенные для подвода рабочей жидкости в зону обработки.
Сущность заявленной полезной модели поясняется графическими материалами, на которых представлена многофункциональная инструментальная головка, осевой разрез.
Многофункциональная инструментальная головка содержит корпус 1, в котором с возможностью вращения на опорах качения (позициями не обозначены) посредством привода смонтирован шпиндель 2.
Привод вращения шпинделя выполнен в виде электродвигателя 3, установленного в верхней (в плоскости чертежа) части корпуса 1, статор которого закреплен в корпусе 1, а ротор кинематически (например, посредством муфты) связан с хвостовиком шпинделя 2.
На боковой поверхности шпинделя 2 установлены
электроизолированные от него токосъемные кольца 4, к которым поджаты щетки 5, размещенные на корпусе 1 и имеющие возможность соединения с ультразвуковым генератором (не показан) для подвода электропитания к кольцам 4.
На шпинделе 2, с возможностью электрического контакта с ним, размещено токосъемное кольцо 6, предназначенное для подключения к электроэрозионному генератору (не показан) через один из его контактов (не показан).
Второй контакт электроэрозионного генератора имеет возможность соединения с обрабатываемой деталью (не показана).
В нижнем (в плоскости чертежа) торце шпинделя 2 выполнена осевая расточка, в которой размещен магнитострикционный преобразователь 7.
Обрабатывающий инструмент 8 (электроэрозионный или ультразвуковой), имеет возможность установки с возможностью съема на переходнике 9 посредством бобышки 10, для чего на нижнем торце переходника имеется место для установки бобышки 10 с инструментом 8.
Бобышка 10, в осевом отверстии которой размещен инструмент 8, крепится, например, посредством резьбового соединения, на нижнем торце переходника 9. Переходник 9 имеет резьбовой хвостовик (позицией не обозначен) по своему верхнему торцу. При установке переходника 9 на шпиндель 2 он вворачивается в осевое резьбовое отверстие, выполненное в нижнем торце шпинделя.
На боковую поверхность переходника 9, с возможностью перемещения по ней, надет спреер 11. Механизм удерживания в заданном положении и перемещения спреера выполнен в виде двух кронштейнов (позициями не обозначены) один из которых закреплен на корпусе 1, а второй - на спреере 11. На кронштейнах посредством зажимов размещена стойка 12. Конструкция зажимов обеспечивают возможность перемещения стойки 12 в них и фиксации в заданном положении, что обеспечивает возможность возвратно-поступательного перемещения спреера 11 относительно переходника 9 и фиксации на нем в заданном положении, то есть, заданное положение спреера 11 на переходнике 9 обеспечивается за счет регулирования длины стойки 12 между кронштейнами. Таким образом, стойка 12 позволяет жестко фиксировать и, при необходимости, перемещать спреер 11 вдоль оси переходника 9. Зажимы, используемые для размещения стойки 12, являются стандартными.
К спрееру 11 подведен трубопровод 13 для рабочей жидкости, которая посредством сообщающихся каналов 14 и 15, выполненных в спреере 11 и переходнике 9, попадает во внутреннюю полость инструмента 8.
Для комплектации головки используются стандартные узлы и блоки. Так, например, в приводе вращения шпинделя может быть использован электродвигатель модели СЛ369, а в качестве генераторов - генератор ультразвуковой УЗГ-2 и генератор электроэрозионный ДГТ-740-ГИ.
Многофункциональная инструментальная головка работает
следующим образом.
Для осуществления электроэрозионной обработки, в осевое резьбовое отверстие шпинделя 2 ввинчивают переходник 9, на наружной поверхности которого закрепляют спреер 11, положение спреера посредством тяги 12 регулируют таким образом, чтобы его канал 14 сообщался с каналом 15 переходника 9. Канал 14 спреера 11 соединяют с трубопроводом 13 подачи рабочей жидкости (электролита).
На нижний торец переходника 9 крепят бобышку 10 с электродом-инструментом 8, выполненным в виде трубки, полость которой сообщена с каналом 15. Подлежащую обработке деталь (не показана) устанавливают в зажимном приспособлении станка (ультразвукового или электроэрозионного). Головка готова к работе для осуществления электроэрозионной обработки детали.
Включают (предпочтительно, одновременно):
- электродвигатель 3, который приводит во вращение шпиндель 2 и закрепленную на переходнике 9 бобышку 10 с электродом-инструментом 8;
- подачу рабочей жидкости, которая по трубопроводу 13 подается в зафиксированный стойкой 12 спреер 11 и через сообщающиеся каналы 14 и 15 поступает в полость электрода-инструмента 8 и далее - в зону обработки;
- генератор электроэрозионный, в результате его включения через щетку (не показана) и токосъемное кольцо 6 электрический разряд подается на инструментальную головку. В результате электрический потенциал от электроэрозионного генератора подается к электроду-инструменту 8 через шпиндель 2, переходник 9, бобышку 10. От второго токоподвода генератора электроэрозионного напряжение подается на обрабатываемую деталь;
- ультразвуковой генератор, в результате чего осуществляется передача на электрод-инструмент 8 ультразвуковых колебаний от размещенного в шпинделе 2 магнитострикционного преобразователя 7, который подключен к ультразвуковому генератору через кольца 4 и щетки 5.
Непосредственное наложение ультразвуковых колебаний на электрод-инструмент 8, его вращение и подача через него рабочей жидкости в зону обработки, способствует наилучшему удалению продуктов эрозии из межэлектродного промежутка, что повышает производительность процесса электроэрозии при сохранении точности обработки.
В результате осуществляется электроэрозионная обработка детали.
Для осуществления процесса ультразвуковой размерной обработки детали заменяют электрод-инструмент 8 на стандартный алмазный инструмент 8. Электроэрозионный генератор при этом отключен. Включают вращение инструмента и подачу рабочей жидкости в зону обработки. На магнитострикционный преобразователь 7, установленный в шпинделе 2, подают питание от ультразвукового генератора через щетки 5 на токосъемные кольца 4. Ультразвуковые колебания магнитострикционного преобразователя 7 передаются на алмазный инструмент 8 с частотой 18-28 кГц и амплитудой 5-15 мкм через переходник 9 и бобышку 10. В результате осуществляется процесс ультразвуковой обработки детали.
Использование данной инструментальной головки позволяет за один установ детали на одном станке осуществить операции электрохимической и ультразвуковой обработки детали, что, кроме расширения функциональных возможностей головки, обеспечивает повышение точности обработки, что особенно важно для конструктивно сложных деталей, используемых в ракетно-космической отрасли.