УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ОСЦИЛЛИРУЮЩИМ ЭЛЕКТРОДОМ-ИНСТРУМЕНТОМ
DEVICE FOR ELECTROCHEMICAL TREATMENT OF OSCILLATING ELECTRODE-TOOL

Изобретение относится к технологическому оборудованию для электрохимической обработки (ЭХО), в частности к прецизионной обработке полостей штампов и пресс-форм, пера турбинных и компрессорных лопаток, с использованием импульсного тока, осциллирующим электродом инструментом (ЭИ).
Известен станок для импульсной электрохимической обработки, содержащий отдельный привод для подачи стола с обрабатываемой заготовки. Периодическое изменение межэлектродного зазора (МЭЗ) обеспечивается установленным на станине осциллятором, содержащим связанный электродвигателем эксцентриковый вал, соединенный посредством упругой рессоры головки шатуна с несущей электрод-инструмент пинолью, совершающей возвратно-поступательное движение в направляющих качения (каталог товаров Троицкого станкостроительного завода, станок модели 4420Ф11).
Недостатком аналога является быстрый износ направляющих пиноли в точках контакта с телами качения и соответственно ухудшение центрации электрода инструмента. Кроме того, расположение подвижного стола в нижней части рабочей камеры увеличивает опасность проникновения электролита в привод подач.
Известно устройство для подачи электрода-инструмента с наложением возвратно-поступательного движения, содержащее перемещаемую по направляющим качения пиноль на верхнем конце которой, в опорах качения, смонтирована гайка шариковой винтовой пары. Электродвигатель привода подач, через зубчатую и подвижную роликовую передачи приводной втулки, вращает гайку относительно установленного на опорах качения в корпусе ходового винта и осуществляет рабочее перемещение пиноли с электродом-инструментом. Второй электродвигатель, вращая эксцентриковый вал, с помощью шатуна и кривошипа, обеспечивает крутильные колебания ходового винта, которые в сопряжении с гайкой преобразуются в возвратно-поступательные колебания электрода-инструмента (патент SU №1811447, В23Н 7/30).
Недостатком аналога является сложность его многозвенной кинематической структуры, наличие увеличивающихся в ходе эксплуатации люфтов и зазоров, а также большие динамические нагрузки на шариковую винтовую пару и, соответственно, низкий ресурс и ухудшение точности привода.
Известно устройство для электрохимической обработки с использованием импульсного тока, обеспечивающее периодическое изменение межэлектродного зазора, содержащее двигатель привода подач электрода-инструмента, ходовой винт, гайку и вертикально перемещаемую по направляющим портальной стойки пиноль, внутри которой на центрирующих мембранах подвешен электрододержатель, жестко соединенный со штоком шатуна, приводимого от эксцентрикового вала, электромеханического осциллятора, расположенного на верхнем конце пиноли (патент DE №2903873, В23Н 7/30, 1979.08.30).
Недостатком аналога является то, что жесткое крепление нижнего конца штока шатуна к электрододержателю сцентрированному с помощью мембран, при вращении эксцентрикового вала, передает электроду-инструменту помимо осевых колебаний в направлении подачи также и радиальные смещения, которые отрицательно сказываются на достигаемой точности обработки. Температурные деформации шатуна, длина которого при больших ходах пиноли может быть весьма значительной, приводят к погрешности заданного расположения электрода-инструмента относительно заготовки. Кроме того, в приводе подач тяговое устройство соединяется с пинолью при помощи консольного кронштейна и от действия усилия подачи возникает опрокидывающий момент, вызывающий перекос оси пиноли, что также снижает точность обработки.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является устройство (патент RU №2489238, В23Н 7/26, опубл. 10.08.2013) для электрохимической обработки импульсным током, обеспечивающее периодическое изменение межэлектродного зазора, содержащее привод подач, состоящий из электродвигателя, тягового устройства в виде пары винт-гайка и датчика перемещений, движущуюся по направляющим качения полую пиноль и закрепленный к нижнему концу пиноли электромеханический осциллятор, в котором головка шатуна, охватывающая подшипники эксцентриковой шейки вала, размещена внутри рамки, несущей электрододержатель. Рамка подвешена в корпусе осциллятора на центрирующих мембранах с возможностью возвратно-поступательного движения в направлении подачи ЭИ, а соединение рамки со штоком шатуна осуществляется через гильзу-компенсатор.
Недостатком ближайшего аналога является сложность конструкции осциллятора. Кроме того, центрация электрододержателя с помощью мембран не обеспечивает высокой радиальной жесткости электрода-инструмента.
Задачей изобретения является повышение точности импульсной электрохимической обработки осциллирующим электродом-инструментом за счет снижения погрешности расположения электрода-инструмента относительно обрабатываемой заготовки.
Технический результат - повышение точности и производительности импульсной электрохимической обработки осциллирующим электродом-инструментом за счет снижения влияния геометрических отклонений, упругих и температурных деформаций привода подач и осциллятора, вызывающих погрешности расположения электрода-инструмента относительно обрабатываемой заготовки.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что устройство для электрохимической обработки импульсным током с периодическим изменением межэлектродного зазора, содержащее станину, на которой закреплены направляющие рельсы кареток качения подвижной полой пиноли и привод подачи, состоящий из двигателя и тягового устройства в виде пары винт-гайка, при этом снизу на полой пиноли закреплен электромеханический осциллятор, состоящий из двигателя и эксцентрикового вала, шейка которого охвачена подшипниками головки шатуна, к штоку которого жестко закреплена гильза-компенсатор, согласно изобретению, снабжено второй полой пинолью, несущей электрододержатель, и выполненной с возможностью перемещения по закрепленным на станине общим для кареток качения полых пинолей направляющим рельсам, причем вторая полая пиноль верхним торцом стянута с фланцем гильзы-компенсатора с обеспечением размещения гильзы-компенсатора во второй полой пиноли.
Кроме того, согласно изобретению, оно может быть снабжено датчиком положения несущей электрододержатель второй полой пиноли, выполненным с возможностью считывания значения текущей координаты синхронно с вращением электродвигателя осциллятора в фазах соответствующих минимальному межэлектродному зазору.
Кроме того, согласно изобретению, электрододержатель может быть выполнен полым с возможностью подвода электролита и размещения излучателя ультразвуковых колебаний в виде магнитострикционного преобразователя.
Кроме того, согласно изобретению, электрододержатель может быть выполнен полым с возможностью подвода электролита и размещения излучателя ультразвуковых колебаний в виде пьезоэлектрического преобразователя.
Смонтированные без зазоров на общих направляющих рельсах кареток качения пинолей обеспечивают в процессе электрохимической обработки совмещение и точное исполнение прямолинейной подачи и возвратно поступательного движения электрода-инструмента. Прямое измерение положения пиноли несущей электрод-инструмент (конечного звена технологической системы) в значительной мере исключает влияние упругих и температурных деформаций привода подач и осциллятора на точность размерной настройки положения электрода-инструмента относительно обрабатываемой детали. Электроакустический преобразователь, расположенный в полом электрододержателе, через который подается электролит, обеспечивает за счет ультразвуковой кавитации эффективную эвакуацию продуктов анодного растворения из межэлектродного объема, способствует удалению пассивационной пленки на обрабатываемой поверхности (А.с. СССР №666021, кл. В23Р 1/00,05.06.1979).
Существо изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 показан общий вид устройства для электрохимической обработки осциллирующим электродом-инструментом, на фиг. 2 - разрез А-А.
Устройство для электрохимической обработки осциллирующим электродом-инструментом (фиг. 1) содержит основание станины 1, на котором через изоляционную проставку 2 установлен стол 3, закреплены стойки станины 4, стянутые поперечиной 5, на которой расположены направляющие (например, вертикальные) рельсы 6 кареток качения 7 полой пиноли 8 и привод подачи, содержащий опору 9 ходового винта 10, гайка которого 11 размещена в отверстии полой пиноли 8, а также электродвигатель 12. К нижнему концу полой пиноли 8 закреплен корпус электромеханического осциллятора 13, который состоит (фиг. 2) из приводимого электродвигателем 14 вала 15, эксцентриковая шейка которого охвачена подшипниками головки шатуна 16. Шток шатуна 17 (фиг. 1) жестко закреплен к охватывающей гильзе-компенсатору 18, фланец которой стянут с верхним торцом полой пиноли 19, несущей полый электрододержатель 20, а снизу крепится электрод-инструмент 21. Внутри полого электрододержателя 20 установлен излучатель ультразвуковых колебаний 22, который может быть выполнен в виде магнитострикционного или в виде пьезоэлектрического преобразователя. Для защиты от электролита направляющих рельсов 6 и кареток качения 7 полых пинолей 8 и 19 используется гофра 23 рабочей камеры 24. Положение несущей электрододержатель полой пиноли 19 контролируется датчиком положения 25 (фиг. 2). В полый электрододержатель 20 ввернут штуцер 26 для подачи электролита.
Устройство для электрохимической обработки осциллирующим электродом-инструментом импульсным током, обеспечивающее периодическое изменение межэлектродного зазора, работает следующим образом. Рабочий зазор между установленной на столе 3 обрабатываемой деталью и закрепленным в электрододержателе 20 электродом инструментом 21 обеспечивается согласованным со скоростью металлосъема движением рабочей подачи полой пиноли 8 по направляющим рельсам 6, осуществляемым электродвигателем 12 вращением ходового винта 10 в гайке 11. Периодическое изменение межэлектродного зазора от рабочего до промывочного обеспечивается осциллятором 13, вращением эксцентрикового вала 15 электродвигателем 14 которое, головкой шатуна 16 через шток шатуна 17 и гильзу-компенсатор 18 преобразуется в возвратно-поступательное движение полой пиноли 19. Размещение в отверстии полой пиноли 19 штока шатуна 17 с гильзой-компенсатором 18 обеспечивает конструктивную компактность устройства. Общая траектория рабочей и осциллирующей подачи обеспечивается беззазорным соединением разнесенных кареток качения 7 полых пинолей 8, 19 с направляющими рельсами 6. Подача электролита в межэлектродный объем осуществляется через штуцер 26, полый электрододержатель 20 и отверстие в электроде-инструменте 21. Осуществляемое при отводе электрода-инструмента на промывочный зазор включение установленного в полости электрододержателя 20 излучателя ультразвуковых колебаний 22 и воздействие ультразвуковых волн на электролит способствует эффективной эвакуации продуктов анодного растворения из межэлектродного объема, снижает вероятность появления пассивационных пленок на обрабатываемой поверхности. Измерение положения полой пиноли 19 осуществляет датчик 25, причем считывание значений текущей координаты происходит синхронно с вращением электродвигателя 14 осциллятора 13 в фазе, соответствующей минимальному межэлектродному зазору.
Итак, заявляемое изобретение позволяет повысить точность и производительность электрохимической обработки осциллирующим электродом-инструментом за счет более точной, исключающей влияние упругих и температурных погрешностей привода подач и осциллятора, размерной настройки, осуществляемой прямым измерением положения пиноли несущей электрод-инструмент, реализации на базе рельсовых направляющих прямолинейной траектории исполнительных движений электрода-инструмента, подачи импульсов технологического тока на минимальных межэлектродных зазорах. Кроме того, улучшаются условия прокачки электролита и эвакуации продуктов анодного растворения, происходит удаление пленки пассивации с обрабатываемой поверхности.