Вытеснитель для электроэрозионной прошивки отверстий в сложнопрофильных стальных деталях

Полезная модель относится к электроэрозионной обработке деталей в машиностроении и может быть использована, в частности, для выполнения отверстий в корпусах управляющих клапанов форсунок двигателей внутреннего сгорания.
В производстве топливной аппаратуры двигателей внутреннего сгорания широкое распространение получили методы электроэрозионной обработки. С их помощью получают, в частности сопловые отверстия в корпусах распылителей.
Известно, что при сквозной прошивке отверстий, например, при выполнении соплового аппарата в корпусах распылителей наблюдается искажение продольной формы отверстий. Подачу электрода инструмента обычно организуют в направлении от наружной поверхности корпуса распылителя. При этом происходит, в общем случае, нелинейное сужение отверстия с расположением области меньшего диаметра в конце хода электрода инструмента, то есть со стороны внутренней полости корпуса распылителя.
В распылителях, имеющих более одного соплового отверстия, продольные профили отверстий после прошивки различаются между собой, что связано с различием в условиях эвакуации продуктов эрозии из зоны обработки. До выхода электрода инструмента во внутреннюю полость корпуса распылителя продукты эрозии удаляются по кольцевому каналу - зазору - между электродом инструмента и стенками получаемого отверстия. После выхода электрода-инструмента во внутреннюю полость большая часть продуктов эрозии выходит в нее, так как гидравлическое сопротивление отверстия в зоне вскрытия меньше гидравлического сопротивления кольцевого канала. При обработке второго и последующих отверстий гидравлическое сопротивление на выходе из зоны вскрытия во внутреннюю полость еще более падает из-за дополнительной разгрузки внутренней полости через сопловые отверстия, прошитые ранее. Это приводит к различию в расходных характеристиках сопловых отверстий в одном корпусе распылителя, то есть к уменьшению гидроединообразия.
Калибровка сопловых отверстий за счет пропускания электрода инструмента в каждое сопловое отверстие на значительную длину не может исправить положения, поскольку сохраняются условия для разгрузки внутренней полости от продуктов эрозии через сопловые отверстия, прошитые ранее. Кроме того, при калибровке существует опасность внедрения электрода инструмента в противоположную стенку корпуса распылителя и, соответственно, браку.
Известен способ прошивки сопловых отверстий распылителей, предусматривающий одновременно с калибровкой прошитого отверстия разрушение вышедшей из отверстия части электрода инструмента с помощью дополнительного электрода, помещенного в полость корпуса распылителя [А.С. SU 91044, опубл. 30.03.1967].
К недостаткам известного решения относится сложность процесса, обусловленная необходимостью наличия второго разрядного контура и системы управления им. Кроме того, при реализации известного решения сохраняется разгрузка внутренней полости корпуса распылителя через прошитые ранее отверстия, что уменьшает их гидроединообразие.
Наиболее близким, по совокупности существенных признаков - прототипом заявляемой полезной модели - является инструмент, применяемый при осуществлении способа прошивки сопловых отверстий и представляющий собой вытеснитель, устанавливаемый в корпус обрабатываемой детали с малым зазором по прецизионному направляющему отверстию в ней, причем в процессе прошивки выполняют выход электрода инструмента во внутреннюю полость обрабатываемой детали и внедрением на малую контролируемую величину в тело вытеснителя (пат. RU 2723855, опубл. 17.06.2020. Бюл. №17). Сопловые отверстия расположены на диаметрах, меньших диаметра прецизионного направляющего отверстия. Это позволяет эффективно использовать известное решение для их прошивки.
В то же время, к недостаткам известного решения относится неудовлетворительное ограничение объема полости за границей прошитого отверстия, если диаметр этой полости больше диаметра прецизионного направляющего отверстия. В топливной аппаратуре существует объективная необходимость обработки сложнопрофильных деталей, имеющих расширяющиеся полости за прецизионными отверстиями. К таким деталям относятся, например, корпуса управляющих клапанов форсунок. Использования вытеснителей постоянного диаметра не позволяет обеспечивать при электроэрозионной прошивке заданные требования к точности прошиваемых отверстий, выходящих в полости, расширяющиеся за прецизионными отверстиями.
Технической задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является создание вытеснителя для электроэрозионной прошивки отверстий в сложнопрофильных стальных деталях (далее - вытеснителя), имеющих прецизионное направляющее отверстие с расположенной за ним полостью, диаметр которой больше диаметра прецизионного направляющего отверстия, позволяющего обрабатывать отверстия, расположенные на диаметрах, больших диаметра прецизионного направляющего отверстия, в том числе – отверстий в корпусах управляющего клапана.
Решение поставленной технической задачи достигается за счет выполнения в конструкции вытеснителя направляющей и упругой частей, так, что упругая часть выполнена в виде разрезной пружинящей втулки с возможностью установки перед началом прошивки в упомянутую полость детали с обеспечением заданного сочетания наружного диаметра упругой части с диаметром полости в зоне выхода прошиваемого отверстия.
Новизной в предлагаемом вытеснителе является применение вытеснителя для ограничения объема полости за границей прошитого отверстия, обеспечивающего отвод (эвакуацию) продуктов эрозии только по кольцевому каналу, образованному электродом и стенками прошиваемого отверстия, и допускающего внедрение в себя электрода инструмента на контролируемую величину, выполненного в виде упругой детали.
Конструкция предлагаемого в качестве настоящей полезной модели вытеснителя для электроэрозионной прошивки отверстий в сложнопрофильных стальных деталях поясняется чертежом (фиг. 1) и включает направляющую часть 1, базируемую по прецизионному направляющему отверстию, выполненному в обрабатываемой детали 4, и упругую часть 2, находящуюся в процессе обработки детали 4 в полости, диаметр которой больше диаметра упомянутого прецизионного отверстия.
Упругая часть 2 вытеснителя выполнена в виде разрезной пружинящей втулки. Диаметр упругой части 2 после установки вытеснителя в рабочее положение перед началом прошивки отверстия 41 в обрабатываемой детали 4 меньше диаметра полости 42 в зоне выхода будущего отверстия 41 в полость 42 на величину допустимого зазора, равен этому диаметру или превышает его на величину допустимого натяга.
Величина допустимого зазора или допустимого натяга в сопряжении упругой части 2 вытеснителя с полостью 42 не являются предметом охраны по настоящей заявке.
Предлагаемый в качестве настоящей полезной модели вытеснитель для электроэрозионной прошивки отверстий в сложнопрофильных стальных деталей работает следующим образом.
Вытеснитель устанавливают в обрабатываемую деталь 4 до фиксации в рабочем положении. При перемещении вытеснителя через прецизионное направляющее отверстие в обрабатываемой детали, упругая часть 2 упруго деформируется так, что ее наружный диаметр уменьшается. Это позволяет завести упругую часть 2 в полость 42 обрабатываемой детали 4. После выхода упругой части 2 в полость 42 происходит восстановление формы и размеров упругой части 2 - до исходных величин, если предусмотрена установка упругой части 2 в полость 42 с зазором или до пределов, ограниченных размерами полости 42, если предусмотрена установка с натягом.
Фиксация вытеснителя в рабочем положении может осуществлять любым способом, известным из уровня техники. В качестве примера, не исключающего другие варианты исполнения, определяемые конструкцией конкретных обрабатываемых деталей и используемого оборудования, на фиг. показан вариант с упором вытеснителя во внутренний торец обрабатываемой детали 4.
После фиксации вытеснителя к детали 4 подводят инструмент с электродом 3 так, что ось электрода 3 совпадает с осью будущего отверстия 41, выполняют прошивку соплового отверстия, сообщая электроду 3 поступательное движение. При этом фактическое перемещение электрода 3 устанавливают большим, чем длина отверстия 41 на малую величину. При выходе из соплового отверстия электрод 3 внедряется в упругую часть 2 вытеснителя, формируя в нем глухую полость 21. Продукты эрозии при прошивке отверстия 41 эвакуируются только через кольцевой канал, образованный стенками этого отверстия и поверхностью электрода 3. Это обеспечивает для всех обрабатываемых деталей 4 пренебрежимо малое различие продольных профилей и, соответственно, высокую степень гидравлического единообразия прошитых отверстий.
После завершения прошивки электрод 3 извлекают из прошитого отверстия 41, вытеснитель перемещают из детали 4 наружу. При перемещении по прецизионному направляющему отверстию детали 4 упругая часть 2 вновь деформируется, ее наружный диаметр уменьшается, после выхода из детали - восстанавливается до исходных формы и размеров.
Предлагаемый вытеснитель для электроэрозионной прошивки отверстий в сложнопрофильных стальных деталях внедрен в серийное производство корпусов управляющих клапанов на Алтайском заводе прецизионных изделий.