УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМБИНИРОВАННОГО РАЗРЕЗАНИЯ ТОКОПРОВОДЯЩИХ МАТЕРИАЛОВ

Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована для резки металлических заготовок из труднообрабатываемых материалов на пластины, например, из вольфрама, твердых сплавов, закаленных материалов: чугуна и др.
Известен «Сборный электрод-инструмент для электроабразивной резки» по авторскому свидетельству SU 1641540, Бюл. №14, 1991, содержащий набор дисков, совмещенных друг с другом с эксцентриситетом относительно оси вращения электрода-инструмента.
Недостатком данного устройства сборного электрода-инструмента является следующее: при внедрении инструмента в тело заготовки возникает «ударное» врезание, которое вызывает вибрацию инструмента и заготовки, что снижает качество обработки, а также может привести к повреждению, как инструмента, так и заготовки, что в целом приводит к снижению качества обработки.
Наиболее близким к заявленному устройству, является устройство для комбинированного разрезания токопроводящих материалов, содержащее сборный электроабразивный электрод-инструмент, выполненный с возможностью вращения и перемещения в направлении разрезаемой заготовки под прямым углом, который состоит из эксцентрично расположенных дисков с нанесенным на боковые и торцевые поверхности алмазным покрытием, средства для подачи электролита в зону резания, источника технологического тока, раскрытое в патенте на полезную модель №97287, опубликованном 10.09.2010.
К недостаткам известного устройства относятся:
- потеря точности, вызываемая боковым анодным растворением зоны реза в процессе прохождения инструмента, что требует последующей дополнительной операции для придания плоскостям заготовки параллельности;
- высокий уровень бокового растворения материала стенок заготовки, вследствие наличия процесса бесконтактного анодного растворения зоны реза, вызванные электропроводностью боковых поверхностей режущего инструмента в процессе прохождения инструмента-круга, что вызывает необходимость последующего шлифования заготовки абразивным кругом, в результате чего возникают сколы кромок, погрешности, повышение потери материала и высокие затраты электроэнергии.
Технический результат, на достижение которого направлена заявленная полезная модель, заключается в повышении точности обработанных изделий при их разрезании комбинированным способом, повышение производительности процесса.
Технический результат достигается с помощью устройства для комбинированного разрезания токопроводящих материалов, содержащее сборный электроабразивный электрод-инструмент, выполненный с возможностью вращения и перемещения в направлении разрезаемой заготовки под прямым углом, который состоит из эксцентрично расположенных дисков с нанесенным на его боковые и торцевые поверхности алмазным покрытием, средства для подачи электролита в зону резания, источника технологического тока, при этом на боковые и торцевые поверхности сборного электрода-инструмента дополнительно нанесен электроизолирующий материал, толщина которого уменьшается от периферии к центру.
Заявленное техническое решение поясняется фигурами 1, 2, 3 на которых приведены:
На фиг.1 показана общая принципиальная схема устройства, для резания токопроводящих материалов в статике. Устройство состоит из сборного электроабразивного электрод-инструмента, состоящего из эксцентрично расположенных дисков 1, 2, 3, зерна которого препятствуют прямому контакту электроабразивного электрод-инструмента с заготовкой 4 и снимают слой металла с заготовки 4, а также трубопровода подачи электролита 6, источника технологического тока 5. При этом на наружной поверхности дисков 1, 2, 3 в сборе (боковые и торцевые поверхности) расположены абразивные зерна 7 с нанесенным электроизолирующим композитным материалом (например, вулканитовой связкой, кремнийорганическим клеем и т.д.) 8 (Михайлин Ю.А. «Термоустойчивые полимеры и полимерные материалы». - СПб.: Профессия, 2006. - 624 с.)
На фиг.2 показано расположение центров вращения периферии дисков, где 1 - диск без эксцентриситета; 2, 3 - диски с эксцентриситетом.
На фиг.3 представлена общая принципиальная схема прототипа.
Устройство работает следующим образом.
Заготовку 4 устанавливают на электроабразивный станок модели СЭР (на фиг. не показан), посредством трубопровода 6 осуществляют подачу электролита (например, 10% NaNO3) в зону резания со стороны его периферии на участке входа электроабразивного электрод-инструмента в заготовку по ходу окружной скорости диска. При этом электроабразивный электрод-инструмент, подключенный к отрицательному полюсу источника тока 5, перемещают в направлении к заготовки 4, подключенной к положительному полюсу источника тока 5 под прямым углом, т.е. включают прямую подачу вращающегося электроабразивного электрод-инструмента относительно заготовки 4. При вращении электроабразивного электрода-инструмента и его подаче на врезание в заготовку обработка осуществляется вследствие совместного механического резания, электрохимического растворения материала обрабатываемой заготовки и удаления продуктов обработки.
Технический результат обеспечивается устройством для комбинированного разрезания токопроводящих материалов, в котором электрод-инструмент перемещается прямой подачей на заготовку при одновременной подаче необходимой величины напряжения на инструмент и заготовку электрического тока в период их сведения до контакта, значение которой определено из условия ее равенства 0,6-0,9 от значения пробойного напряжения для зазора инструмент-заготовка в каждый момент времени. Введение электрохимического растворения заготовки в период подвода инструмента к заготовке образует в месте входа инструмента в заготовку канавку, которая обеспечивает значительно смягчение удара инструмента о заготовку при одновременном обеспечении центровки диска инструмента и, как следствие, повышает качество обработки.
Процесс обработки осуществляют на малых межэлектродных зазорах с целью исключения нежелательного воздействия электрического поля на боковые поверхности резания. Боковые диски 2, 3, расположенные с эксцентриситетом относительно центра вращения, вступают в контакт с обрабатываемой заготовкой выступающими за диск 1 частями попеременно в течение половины оборота торцевой поверхности диска при минимальных межэлектродных зазорах. Боковые поверхности дисков 2, 3 и их торцевые поверхности, образующие максимальный межэлектродный зазор, имеют электроизоляционное покрытие в виде композитного материала с алмазными зернами. Центральный диск 1 электрода-инструмента находится в постоянном контакте с обрабатываемой заготовкой.
Особенность заявленного устройства состоит в том, что его использование обеспечивает возможность одновременного разрезания заготовки и чистовой обработки участков поверхности с дефектами, возникающими в точках контакта заготовки и электроабразивного электрода-инструмента посредством электрохимического растворения без последующей обработки конусностей и уклонов заготовки.
Таким образом, предложено устройство, позволяющее производить комбинированное разрезание токопроводящих материалов, при этом устройство характеризуется простотой изготовления и применения, кроме того получаемые пластины не требуют дополнительной обработки.