Шпиндельный узел станка для электрохимической обработки с комбинированной системой токоподводов
SPINDLE ASSEMBLY OF A MACHINE FOR ELECTROCHEMICAL PROCESSING WITH A COMBINED CURRENT SUPPLY SYSTEM

Изобретение относится к области электрохимической обработки токопроводящих материалов и может быть использовано в станках для электрохимической обработки деталей с поверхностями вращения из труднообрабатываемых токопроводящих материалов.
Шпиндельный узел в электрохимическом станке предназначен для обеспечения вращательного движения обрабатываемых деталей или их углового позиционирования, а также подведения к ним постоянного или импульсного технологического тока.
Известен шпиндельный узел электрохимического станка (Авторское свидетельство №1129043, МПК В23Р 1/06, опубл. 15.12.1984 г.), в котором шпиндель установлен в неподвижном корпусе шпиндельной бабки, снабжен разгрузочным устройством, выполненным в виде двух дисков и распределителя, при этом один диск неподвижно установлен в корпусе шпиндельной бабки, а другой диск и распределитель жестко связаны между собой гайкой и установлены на шпинделе, причем на смежных торцовых поверхностях дисков выполнены соответственно впадины и выступы лабиринтного управления, между которыми, в подвижном диске, выполнены сквозные пазы, напротив которых расположены каналы, выполненные в распределителе под углом к оси шпинделя, предназначенные для ввода электролита в зону.
Недостатком данного изобретения являются ограниченные технологические возможности.
Наиболее близким к предложенному изобретению является устройство для электрохимической обработки (SU 1646727, МПК В23Н 3/00, опубл. 07.05.1991 г.), содержащее электродовращатель, состоящий из корпуса, шпинделя, установленного в корпусе с помощью изолированных от корпуса подшипников, электродвигателя, кинематически связанного со шпинделем, трубчатого элемента, смонтированного в полости шпинделя с помощью подшипников, электродвигателя постоянного тока, кинематически связанного с трубчатым элементом, на конце которого жестко закреплен упругий диэлектрический экран, имеющий кольцевое окончание, охватывающее электрод-инструмент устройства. Токоподвод производится при помощи щеток, скользящих по контактному кольцу, закрепленному на шпинделе.
Недостатком известного устройства являются ограниченные технологические возможности, а также вероятность попадания электролита на подшипники и токопроводы.
Задачей и техническим результатом изобретения является расширение технологических возможностей и повышение надежности станка для электрохимической обработки деталей из труднообрабатываемых материалов.
Поставленная задача решается пиндельным узлом станка для электрохимической обработки, содержащим корпус, выполненный с возможностью закрепления на станине станка, вал, установленный в корпусе посредством подшипниковых опор и соединенный с сервомотором, первую группу токоподводов, которая включает в себя шесть медно-графитовых щеток, установленных в щеткодержателях с постоянным прижатием к валу, отличающимся тем, что он снабжен второй группой токоподводов, включающей в себя медный коллектор, медные тяги для подвода технологического тока к коллектору и миниатюрные пневмоцилиндры, обеспечивающие поджатие коллектора к валу, причем часть шпиндельного узла со второй группой токоподводов закрыта гофрированным кожухом, а первая группа токоподводов расположена в диэлектрическом кожухе с откидной крышкой, при этом упомянутые вал и сервомотор расположены соосно и соединены через разъемную сильфонную муфту, а со стороны фланцевого торца вала между ним и корпусом расположены две герметизирующие манжеты с образованием между ними полости, имеющей возможность подачи в нее воздуха из пневмосистемы станка для создания избыточного давления.
Согласно изобретению подшипники в опорах вала могут быть расположены в стаканах, установленных в корпусе, причем полости между стаканами и корпусом заполнены диэлектрическими прокладками и втулками, акриловой композицией.
Технический результат изобретения обеспечивается конструктивным решением шпиндельного узла с двумя группами токоподводов для возможности электрохимической обработки деталей в разных токовых режимах: в режиме постоянного тока с вращением заготовки, а также в режиме импульсного тока без вращения заготовки с ее угловым позиционированием. Кроме того, предусмотрена активная герметизация вращающегося вала благодаря наличию на нем 2-х манжет с полостью между ними для подачи воздуха из пневмосистемы станка, что предотвращает попадание электролита на подшипники и токоподводы, обеспечивая тем самым безотказную работу шпиндельного узла.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлен общий вид шпиндельного узла в разрезе и сверху.
Шпиндельный узел электрохимического станка содержит вал 1, установленный на двух подшипниковых опорах 2 и 3 в корпусе 4, закрепленном на станине 5. Подшипники расположены в стаканах 6 и 7, установленных в корпусе 4 шпиндельного узла. Полость 8 между стаканами и корпусом заполнена диэлектрическими прокладками и втулками, акриловой композицией. Это обеспечивает гальваническую развязку вала шпиндельного узла и станины, а также жесткость конструкции. Вал 1 соосно соединен с сервомотором 9 и содержит со стороны сервомотора разъемную сильфонную муфту 10. Шпиндельный узел содержит две группы токоповодов - первую для обработки вращающейся заготовки постоянным током и вторую - для обработки неподвижной заготовки импульсным током. Первая группа токоподводов включает в себя шесть меднографитовых щеток 11, установленных в щеткодержателях 12 и расположенных в диэлектричеком кожухе 13, оснащенным откидной крышкой 14. Щетки 11 находятся в постоянном поджатии к валу 1 независимо от режима обработки. Вторая группа токоподводов содержит медный коллектор 15, медные тяги 16, служащие для подвода технологического тока к коллектору, а также миниатюрные пневмоцилиндры 17, поджимающие посредством тяг коллектор к валу шпиндельного узла в районе конического седла, обеспечивая тем самым необходимый контакт. Часть шпиндельного узла, на которой расположена вторая группа контактов, закрыта гофрированным кожухом 18.
Наличие токоподводов для возможности обработки заготовки без вращения импульсным током (форма импульсов с круто восходящими и падающими фронтами) является существенным преимуществом данного шпиндельного узла, заключающимся в повышенной точности электрохимической обработки.
Для предотвращения затекания электролита в щель между корпусом шпиндельного узла и валом предусмотрена система активной герметизации, включающая в себя две манжеты 19, в полость между которыми подается воздух из пневмосистемы станка для обеспечения избыточного давления. В случае износа манжет происходит падение давления, которое фиксируется системой управления станка для оповещения о необходимости замены уплотнителей. Это является необходимым условием для безотказной работы шпиндельного узла в среде электролита.
Шпиндельный узел работает следующим образом.
В режиме работы с вращением заготовки вал приводится в движение сервомотором 9 через муфту 10. Одновременно с этим на вал подается технологический ток через щетки 11, расположенные в кожухе 13, а в полость между манжетами 19 подается воздух с небольшим избыточным давлением и производится обработка заготовки. В процессе работы узла происходит износ щеток, которые необходимо заменять через некоторое время. Замена щеток производится при неработающем сервомоторе и в отсутствии технологического тока на щетках. Доступ к щеткам осуществляется через откидную крышку 14. Клеммы изношенных щеток снимаются с колодок и производится замена щеток в щеткодержателях 12.
В режиме работы с неподвижной заготовкой вал сервомотора 9 стопорится тормозом, расположенном непосредственно в сервомоторе. При этом сильфонная муфта 10, соединяющая его с валом шпиндельного узла, не позволяет валу 1 провернуться при воздействии на заготовку усилий, возникающих при обработке. Дополнительное стопорение вала 1 осуществляется посредством коллектора 15, который фиксирует вал в определенном положении при помощи тяг 16, приводимых в движение миниатюрными пневмоцилиндрами 17. На коллектор подаются импульсы технологического тока, а в полость между манжетами 19 подается воздух с небольшим избыточным давлением и производится обработка заготовки.
Таким образом, изобретение позволяет расширить технологические возможности и повысить надежность станка для электрохимической обработки деталей из труднообрабатываемых материалов, а также повысить точность обработки.