УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРАВКИ КРУГОВ ПРИ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОМ ШЛИФОВАНИИ

Полезная модель относится к системам, реализующим обработку сложных поверхностей с помощью электроэрозионного шлифования.
Известны устройства, реализующие подачу СОТС (смазочно-охлаждающая технологическая среда) с ультразвуковыми колебаниями (а.с. СССР №1460871), при этом наиболее распространенным способом сообщения жидкости этих колебаний является установка на небольшом расстоянии от рабочей поверхности шлифовального круга волновода (концентратора, излучателя), жестко соединенного с магнитострикционным вибратором, преобразующим электромагнитные колебания ультразвуковой частоты в упругие колебания. СОТС поступает в зазор между торцом волновода и рабочей поверхностью шлифовального круга и образует промежуточную среду для передачи ультразвуковых волн к поверхности круга. Кроме того, в зоне контакта "волновод - СОТС - круг" возникают интенсивные кавитационные процессы. Достоинства такого способа подачи: снижение засаливания и увеличение периода стойкости шлифовального круга в 2… 4 раза; эффективен при обработке вязких материалов (медь, алюминий) и труднообрабатываемых сплавов на никелевой основе; возможность использования при работе алмазными и эльборовыми кругами. Недостаток ультразвукового способа - необходимо дополнительное специальное оборудование для генерации высокочастотных колебаний, требующее периодической подналадки вследствие износа круга.
Недостатки известных устройств:
- по мере износа шлифовального круга необходимо перемещать устройство правки, очистки и т. п.
- для определения величины перемещения правящего устройства необходимо иметь датчик износа круга (например, в а.с. СССР №1460871 применяется пневмосопло).
Наиболее близким техническим решением по технической сущности и достигаемому результату является устройство по патенту RU №2239525 - прототип, в котором представлено устройство для комбинированной электроалмазной обработки с непрерывной правкой круга. Устройство относится к электрофизическим и электрохимическим методам обработки и может быть использовано при электроабразивном шлифовании материалов кругами на токопроводящих связках.
Недостатком известного устройства является сравнительно невысокая эффективность.
Технически достижимый результат - повышение эффективности обработки за счет оптимизации режимов электроэрозионного шлифования путем применения непрерывной правки круга в среде ультразвука.
Это достигается тем, что в устройстве для правки кругов при электроэрозионном шлифовании, содержащем закрепленный на шпинделе станка шлифовальный круг с токосъемником, который соединен с блоком управления, содержащим трансформатор переменного тока, один вывод средней точки которого через токосъемник подключен к кругу, а другие три вывода образуют следующие электрические цепи: первый вывод через тиристор, с помощью специального устройства для непрерывной правки круга, образует электрическую цепь правки круга, второй вывод через тиристор образует электрическую цепь анодного растворения обрабатываемой детали, третий вывод через тиристор образует электрическую цепь катодного осаждения пленок, причем тиристоры управляются блоком управления тиристорами, и имеют независимую регулировку, а контуры всех электрических цепей замыкаются через токосъемник на круг и работают в разных направлениях, при этом контуры электрических цепей сблокированы с основными движениями станка и работают независимо друг от друга, а в зазоры между анодом и катодом электрических цепей подается электролит из сопла, установленного в устройстве для непрерывной правки круга, при этом в устройстве реализуются режимы ультразвуковых колебаний для правки шлифовального круга, при этом устройство дополнительно включает в себя пластину, совершающую колебания в диапазоне ультразвуковых частот, и установленную в периферийной части шлифовального круга, причем на одном из концов пластины, в частности на стороне, противоположной к стороне, обращенной в сторону шлифовального круга, закреплен пластинчатый вибратор, а другой конец пластины шарнирно закреплен относительно станка и подпружинен относительно неподвижного кронштейна, что обеспечивает необходимое поджа-тие пластины к шлифовальному кругу, а по краям пластины, в торцевых плоскостях шлифовального круга установлены, по крайней мере, два гидравлических сопла, подающие под давлением жидкофазную среду на периферийную поверхность шлифовального круга, и выполняющие функции гидростатических опор, фиксирующих зазор между шлифовальным кругом и колеблющейся пластиной, в который через сопло подается электролит.
На фиг.1 изображена общая схема предлагаемого устройства, на фиг.2 - схема устройства правки круга с ультразвуком, на фиг.3-сечение устройства по гидравлическим соплам.
Устройство для правки кругов при электроэрозионном шлифовании (фиг.1) состоит из: закрепленного на шпинделе 1 станка (на чертеже не показан) шлифовального круга 3 с токосъемником 2, который соединен с блоком управления 6, содержащим трансформатор переменного тока, один вывод средней точки которого через токосъемник 2 подключен к кругу 3, а другие три вывода образуют следующие электрические цепи: первый вывод через тиристор (на чертеже не показан), с помощью специального устройства для непрерывной правки круга 5, образует электрическую цепь правки круга, второй вывод через тиристор (на чертеже не показан) образует электрическую цепь анодного (анод 4) растворения обрабатываемой детали 9, третий вывод через тиристор (на чертеже не показан) образует электрическую цепь катодного осаждения пленок. Тиристоры управляются блоком управления 7 тиристорами, и имеют независимую регулировку по току от 0 до определенного максимума. Контуры всех электрических цепей замыкаются через токосъемник на круг 3 и работают в разных направлениях, сблокированы с основными движениями станка и работают независимо друг от друга. В зазоры между анодом и катодом электрических цепей подается электролит из сопла 8, установленного в устройстве для непрерывной правки круга 5.
На фиг.2 представлена схема устройства для правки шлифовального круга 3 с применением ультразвука, которое включает в себя шлифовальный круг 3, в периферийной части которого установлена пластина 10, совершающая колебания в диапазоне ультразвуковых частот.На одном из концов пластины, на стороне, противоположной к стороне, обращенной в сторону шлифовального круга 3, закреплен пластинчатый вибратор 11, например, типа «биморф» - это две склеенные пьезопластины, которые изгибаются при подаче на их обкладки переменного напряжения требуемой частоты (ультразвуковой генератор на чертеже не показан). Другой конец пластины 10 шарнирно закреплен относительно станка и подпружинен пружиной 12, относительно неподвижного кронштейна 13, обеспечивающей необходимое поджатие пластины 10 к шлифовальному кругу 3. По краям пластины 10, в торцевых плоскостях шлифовального круга 3 установлены, по крайней мере, два гидравлических сопла 14, подающие под давлением жидкофазную среду 15 на периферийную поверхность шлифовального круга 3. Гидравлические сопла 14 выполняют функции гидростатических опор, фиксирующих зазор между шлифовальным кругом 3 и колеблющейся пластиной 10, в который подается через сопло 8 активируемая жидкость 16, например электролит.
Устройство для правки кругов при электроэрозионном шлифовании работает следующим образом.
При включении блока управления 6, содержащего трансформатор переменного тока электрический ток вторичных обмоток подается с одного полюса на токосъемник 2, а другие - на тиристоры в цепях правки круга, анодного растворения обрабатываемой детали и катодного осаждения пленок. Цепь правки круга включается через блок управления 7 тиристорами, специальное устройство 5 и замыкается на поверхность круга 3 через электролит, который подается в зазор между кругом и специальным устройством для правки круга из сопла 8. Таким образом, в цепи правки круга устройство для правки является отрицательным полюсом (катод), а круг - положительным (анод). Оптимальная плотность тока правки круга устанавливается блоком управления 6. Цепь анодного растворения обрабатываемой поверхности изделия работает аналогичным образом, но на токе обратной полярности, т.е. обрабатываемое изделие - положительный полюс цепи (анод), а поверхность круга - отрицательной (катод). Оптимальное значение плотности тока травления обрабатываемого изделия при работе устанавливается блоком управления 7 тиристорами. Цепь катодного осаждения пленок предназначена для укрепления абразивных зерен, предотвращения процесса засаливания и нанесения твердых смазок на поверхность алмазного круга. Электрод осаждаемого материала в этой цепи через блок управления 7 тиристорами подключается к положительному полюсу (анод), а алмазный круг - к отрицательному (катод). Электрические цепи могут работать раздельно, в различных сочетаниях.
В предлагаемом устройстве активируемая жидкость 16 подается на вибрирующую пластину 10 (фиг.3), которая пожимается к шлифовальному кругу 3 пружиной 12 (может быть и другое устройство обеспечения поджима). Для сохранения зазора между шлифовальным кругом и устройством правки по краям пластины установлены два (или более) гидравлических сопла 14, через которые прокачивается жидкофазная среда 15. Пружина 12 и давление жидкофазной среды 15 настраиваются так, что они уравновешивают друг друга при требуемом зазоре между шлифовальным кругом 3 и устройством правки. При этом обеспечивается бесконтактное взаимодействие механизма правки и шлифовального круга, а также осуществляется автоматическая поднастройка при износе шлифовального круга уровня ультразвуковых частот вибрации пластины 10, что обеспечивается в данном варианте с помощью биморфа 11.
В качестве рабочей жидкости применяется обычная смазочно-охлаждающая технологическая среда (СОТС), что является важным преимуществом процесса по сравнению с электрохимическим шлифованием. Применение режимов алмазно-электроэрозионного шлифования при обработке материалов позволяет: повысить режущую способность инструмента и производительность обработки до 1,5 раз; снизить удельную энергоемкость обработки на 20-40%; снизить до 1,5 раз средние температуры в зоне резания; обеспечить бездефектное и производительное шлифование ряда труднообрабатываемых материалов.