Расчет геометрии рабочей части непрофилированного электрода-щетки

УДК 621.9.047

РАСЧЕТ ГЕОМЕТРИИ РАБОЧЕЙ ЧАСТИ НЕПРОФИЛИРОВАННОГО

ЭЛЕКТРОДА-ЩЕТКИ

О.Н. Кириллов

В статье предложен расчет геометрии рабочей части непрофилированного электрода-инструмента. Проведение размерной обработки электродом-щеткой с расчетным шагом между пучками проволоки позволяет достичь технологические показатели, свойственные чистовой обработке

Ключевые слова: геометрия рабочей части, шаг, импульс, размерная обработка

В ВГТУ проводятся работы направленные на создание научной основы размерной обработки изделий имеющих сложную геометрическую форму, изготовленных из сплавов трудно поддающихся механической обработке. Для обработки использовался универсальный непрофилированный проволочный инструмент в форме гибкого диска электрод-щетка. Управление процессом обработки электродом-щеткой осуществляется за счет применения комбинации режимных параметров с доминированием окружной скорости инструмента. Управление этими параметрами для достижения требуемой геометрии проволоки и получения заданной величины точечного касания позволило вместо дугового процесса, свойственного черновой контактной обработке, обеспечить стабильный импульсный режим и проектировать эффективные технологические процессы обработки универсальным электродом-инструментом с обеспечением технологических параметров чистового формообразования.

При чистовой обработке электродом-щеткой могут существовать только импульсные (кратковременные) разряды, большая часть периода которых протекает при зазоре, а длительность регулируется временем прохождения периферией электрода-щетки зоны удаления припуска [1]. Это достигается за счет обеспечения высокой управляемой окружной скорости, расчетной геометрии проволок, подобранными механическими свойствами материала рабочей части электрода-щетки, рациональными электрическими и гидравлическими режимами формообразования сложно профильных форм. Важное значение приобретает расчет шага между соседними пучками проволок рабочей части электрода-щетки рисунок.

Для избежания перехода импульсных разрядов в длительные дуговые, шаг Ьш между пучками проволоки рабочей части электрода-щетки должен обеспечить такую геометрию инструмента, чтобы в

Кириллов Олег Николаевич - ВГТУ, канд. техн. наук, доцент, тел. 8-908-147-24-13

момент достижения пучком проволоки, входящим в зону обработки, величины зазора при котором начинается импульсное воздействие на заготовку Би, пучок проволоки, выходящий из зоны обработки, находился в этот момент времени от заготовки на расстоянии Б1 , превышающим Би (Бі>8и). Для этого рассчитаем шаг между пучками проволоки электрода-щетки [2].

о

Положение соседних пучков проволоки электрода-щетки при высокоскоростной обработке

Угол между пучками электрода-щетки в можно выразить через углы р1 и р0:

р =ро+ръ

где р0 - угол поворота пучка проволок с момента начала эрозионного разряда (точка P0), до достижения точки наибольшего контакта проволоки пучка и заготовки P;

Р 1 - угол поворота от точки наибольшего контакта проволоки пучка и заготовки P до достижения зазора S1 (точка P1, причем обязательно выполнение условия S1> Su).

Используя теорему синусов, выразим в через Ljn и R. sin в _ sinp

L...

R

где Ljn - шаг между пучками электрода-щетки;

R

отсюда:

следовательно:

радиус электрода-щетки;

п-в

Р-

2

sin _в_

2 2R

отсюда:

в_ 2arcsinf —

L

І 2R

Найдем углы Ро и р1=р-р0. Для этого выразим т=РР0 с одной стороны через Я и р0, с другой через Би и р0. После чего исключим параметр т0.

Из ЛРР0Р'0 ... ^ ,

где а (т.к. т _П-А),

и0~ 2 ^0 2

Би - зазор при котором начинается воздействие импульсов разрядов на заготовку;

т0 - расстояние от периферии пучка проволоки до места ее наибольшего контакта с заготовкой,

*

Из APOP,

0 m0

Л

2

R

sin в0 в0

п cos — 2

отсюда следует m0 _ 2R sin

А.

из (2) и (З) вытекает

А. _ sin2 в • 2R 2

в0 _ 2arcsin J —— '

0 V2R

в1 _ в - в0 _

2RV1 2R

•Su_ (1-_LL

2RІ 4R2

Установим зависимости между расстоянием, на которое должен отойти пучок проволоки на выходе из зоны обработки Б1, зазором Би и геометрией рабочей части инструмента Я, Ьш.

Из АР1ОР определим расстояние от места наибольшего контакта проволок пучка с заготовкой до достижения зазора Б1

m _ 2R sin в 2

из APP1P'1 следует

S  в S, _ m, sin — *

1 1 2 из полученных выражений вытекает:

S _ 2R sin2 в '

1 2

Учитывая (5) получим:

ш 1________SL - .

2R V 2R 'У

u I 1 ш

2RІ 4R2

Hеобходимое условие высокоскоростной обработки электродом-щеткой выполнение

неравенства S1>Su.

Введем обозначения: x _ S. y _ Lш.

2R’У 2R Тогда получим неравенство:

y > 2xy + 2tJx(1- x)1- y)2 .

Считаем, что

1-Sl > 0, из (7) получим:

R

у2 > 4х(1 - х).

Перейдя к размерным параметрам комбинированной высокоскоростной обработки электродом-щеткой получим:

Ьш > 2ДС-5Л .

Выполнение полученного условия гарантирует выполнение неравенства 81>8и, что дает возможность проводить размерную обработку непрофилированным электродом-щеткой изделий имеющих сложную геометрическую форму, в особенности изготовленных из сплавов, трудно поддающихся механической обработке, в стабильном импульсном режиме формообразования, позволяющим получать заданные высокие технологические показатели, сопоставимые с достигаемыми при чистовой механической обработке [3].

Литература

1. Кириллов О.Н. Механизм контактной комбинированной размерной высокоскоростной обработки непрофилированным электродом / О.Н.Кириллов // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2010. Т.6, № 9. С. 91-95.

2. Кириллов О.Н. Технология комбинированной обработки непрофилированным электродом: монография / О.Н. Кириллов. Воронеж: ВГТУ, 2010. 254 с.

3. Кириллов О.Н. Область использования непрофилированного электрода-щетки / О.Н. Кириллов, В.П. Смоленцев //Модернизация машиностроительного комплекса России на научных основах технологии машиностроения (ТМ-2011): сб.тр. междунар. науч.-техн. конф. Брянск: БГТУ, 2011.С. 118-119.

2

Воронежский государственный технический университет

THE CALKULATION OF THE GEOMETRY OF THE WORKING PART OF A NON-PROFILE ELECTRODE-BRUSH

O.N. Kirillov

The calculation of the geometry of the working part of a non-profile electrode is proposed in the article. The carrying out of the dimensional machining with an electrode-brush with a calculated pitch between the bundles of wire allows to achieve the technological indicators characteristic of the treating operations

Key words: the geometry of a working part, pitch, impulse, dimensional machining