ЭЛЕКТРОД-ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОЙ ОБРАБОТКИ ГЛУБОКИХ ОТВЕРСТИЙ

Полезная модель относится к области машиностроения, к инструменту для электроэрозионной обработки металлов и сплавов, в частности для обработки глубоких отверстий, расположенных под острым углом (5-60°) к поверхности детали.
На качество и производительность электроэрозионной обработки глубоких отверстий во многом влияет необходимость быстрой эвакуации продуктов эрозии из зоны обработки, а также недопущение формирования в центре канала необработанной поверхности в виде столбика. Устранение необработанной поверхности в виде столбика может достигаться двумя путями: минимизацией внутреннего диаметра трубчатого электрода-инструмента или запрессовкой во внутренний диаметр какого-либо наполнителя. При электроэрозионной обработке отверстий, расположенных под острым углом к поверхности детали необходимо минимизировать отжим электрода-инструмента.
Известен электрод-инструмент для электроэрозионной обработки, выполненный в виде трубки с системой каналов для создания поршневого эффекта при эвакуации продуктов эрозии с расходящимися вниз под углом заборными каналами (авторское свидетельство №1371817, МПК В23Н 7/22, опубл. 07.02.1988). Основным недостатком такой конструкции является сложность изготовления каналов внутри электрода и невозможность изготовления электродов диаметром менее 5 мм и длиной более 100 мм.
Также известен многослойный стержневой электрод-инструмент, выполненный в виде трубки и наполнителя (авторское свидетельство №1808548, МПК В23Н 1/04, опубл. 15.04.1993). Недостатками данного решения являются сложность конструкции, а также невозможность изготовления электродов с длинной более 40-50 мм, при этом получаемый в результате реализации способа электрод не имеет внутреннего отверстия для прокачки, что не позволяет осуществлять прокачку РЖ через электрод-инструмент и приводит к снижению производительности и качества обработки.
Наиболее близкой к заявленной конструкции является конструкция электрод-инструмента для электроэрозионной обработки глубоких отверстий, выполненного в виде полой трубки со вставкой во внутренней полости. Трубчатая конструкция электрода имеет в поперечном сечении форму «восьмерки», за счет запрессованных внутрь внешней оболочки двух трубок меньшего сечения (Б.П. Саушкин Электроэрозионная обработка: состояние и перспективы развития. Часть 2. Прошивка отверстий. / РИТМ Машиностроения №9 ноябрь 2012 г. с. 20-21). Такая конструкция позволяет организовать прокачку диэлектрика через трубки, а также устранить возможность образования необработанной зоны в центральной части отверстия за счет придания электроду при обработке вращательного движения. Основными недостатками прототипа является применение в конструкции тонкостенных трубок, что в свою очередь связано с особенностями изготовления, а именно необходимостью обжима наружной трубки после установки внутренних. В результате суммарная площадь торцевых поверхностей трубок (металла) не превышает 40-50% от всей площади электрода, что определяет уменьшение жесткости электрода и повышение его износа в процессе обработки. При изготовлении глубоких отверстий, расположенных под острым углом к поверхности детали, таким электродом-инструментом возникает повышенный износ внешней трубки и соответственно высвобождение внутренних. Это вызывает отжим электрода-инструмента, определяющий искажение геометрической формы отверстия (появление овальности), что вызывает снижение качества обработанного отверстия, при этом, чем меньше угол входа отверстия, тем выше вероятность возникновения критического износа электрода.
Техническим результатом, на достижение которого направлена полезная модель, является повышение производительности, точности и качества электроэрозионной обработки глубоких отверстий, расположенных под острым углом к поверхности детали.
Технический результат достигается тем, что в электрод-инструменте для электроэрозионной обработки глубоких отверстий, содержащим полую трубку со вставкой во внутренней полости, в отличие от известного вставка выполнена в виде свитой в спираль металлической проволоки, которая установлена во внутренней полости трубки с зазором и сопряжена с ее концевой частью, при этом концевая часть трубки выполнена глухой и имеет конусообразную форму, а в ее стенках выполнены сквозные отверстия. Суммарная площадь в поперечном сечении стенок трубки и вставки составляет 80…85% от общей площади электрода-инструмента в данном сечении.
На фигуре представлен общий вид электрод-инструмента для электроэрозионной обработки глубоких отверстий.
Электрод-инструмент для электроэрозионной обработки глубоких отверстий, расположенных под острым углом к поверхности детали содержит толстостенную трубку 1, например, с толщиной стенки от 0,8 мм для электрода 2,56 мм до 1,1 мм для электрода 3,26 мм, проволоку свитую в спираль 2, установленную во внутреннюю полость 3 трубки 1 с зазором, конический хвостовик 4, в котором спаяны проволока 2 и трубка 1, отверстия для прокачки рабочей жидкости 5.
Данный электрод-инструмент изготавливается и работает следующим образом. Перед началом работы из имеющегося ряда стандартных трубчатых толстостенных электродов подбирается требуемый по наружному диаметру, затем производится подбор проволоки, изготовленной из того же материла, что и трубчатый электрод. Диаметр проволоки должен быть равен половине внутреннего диаметра трубчатого электрода, при невозможности подбора требуемого диаметра проволоки производится ее вытяжка. Затем проволока свивается в спираль. Перед сборкой и пайкой электрода-инструмента с одного торца трубки прорезается канавка шириной  от диаметра электрода, данная канавка необходима для образования щелей входа жидкости. После вставки проволоки в трубку паз сжимается и в верхней его части может производиться пайка. Пайка производится таким образом, чтобы ниже образовались клиновидные пазы для входа жидкости, сообщающиеся с внутренней полостью трубки.
Во время работы электрод крепится в цанговый зажим на шпинделе станка и через направляющую с вращением начинает движение к детали. С целью организации нормальных условий удаления продуктов эрозии через электрод подается рабочая жидкость под давлением не менее 30 Атм. После выполнения отверстий электрод выводится из детали.
Установка свитой проволоки в центральное отверстие электрода-инструмента позволяет обеспечить достаточный расход рабочей жидкости, как следствие - высокую производительность электроэрозионной обработки, по сравнению с известным решением минимизации внутреннего диаметра электрода-инструмента. Для фиксации проволоки внутри канала предусмотрена запайка одного конца электрода, при этом с целью обеспечения подачи рабочей жидкости через внутреннюю полость электрода ниже места пайки имеются пазы для входа жидкости.
Указанное решение позволяет добиться увеличения площади металла в торцевом сечении электрода до 80-85% от общей площади электрода-инструмента, что обеспечивает оптимальную жесткость электрода, исключая его деформацию (отгиб) во время работы тем самым повышает точность обработки. Толстостенная внешняя трубка в свою очередь исключает критический износ торцевой поверхности и высвобождение проволоки в процессе обработки отверстий, расположенных под острым углом к поверхности детали. Свивание проволоки в спираль придает дополнительную прочность внутреннему наполнению электрода-инструмента. Придаваемое электроду-инструменту в процессе обработки отверстий вращение, а также наличие внутри свитой спиралью проволоки не допускает образование в канале отверстия необработанного участка в виде столбика.
Таким образом, данное техническое решение позволяет обеспечить повышение производительности, точности и качества электроэрозионной обработки глубоких отверстий, расположенных под острым углом к поверхности детали.