Введение
В настоящее время наблюдается тенденция к увеличению числа проектируемых и изготавливаемых сложнопрофильных деталей [4]. Для обработки сложнопрофильных деталей, выполненных из труднообрабатываемых материалов, широкое применение находят электроэрозионные станки.
В зависимости от используемого электрода-инструмента (ЭИ) электроэрозионные станки можно разделить на проволочно-вырезные (ЭИ – проволока) и копировально-прошивные (ЭИ – объемный профильный элемент) [1-4; 6; 7].
Технология проволочно-вырезной электроэрозионной обработки нашла широкое применение в современном машиностроении.
Типовые проволочно-вырезные станки (рис. 1) имеют два направляющих сопла – верхнее и нижнее. Нижняя направляющая находится в нижней части станка и является неподвижной. Верхняя направляющая находится в верхней головке подвижной каретки, которая может перемещаться по двум осям U и V, что дает возможность обрабатывать конусообразные детали. Через направляющие проходит проволока, которая при работе станка перематывается с заданной скоростью с катушки в ящик для сбора проволоки. К проволоке и заготовке от генератора импульсов подаются импульсы электрического тока, которые и обеспечивают процесс электроэрозионной обработки [1-4; 6; 7].
Рис. 1. Схема проволочно-вырезного электроэрозионного станка
В качестве электрода-инструмента на данных станках используется специальная проволока (рис. 2). Материалом электрода-инструмента, как правило, служит латунная или вольфрамовая проволока диаметром от 0,02 до 0,3 мм. Проволока постоянно протягивается (сматывается) относительно заготовки с определенной скоростью Vпров (м/мин) [1-4; 6; 7].
Рис. 2. Схема проволочно-вырезной ЭЭ обработки (S – направление подачи): а – прямой рез (цилиндрический); б – угловой рез (резка на конус)
Копировально-прошивочные станки предназначены для получения в заготовках отверстий, полостей и углублений разной формы. Помимо обработки полостей и получения отверстий различной формы, копировально-прошивочные станки используются для нанесения на заготовки различных надписей.
В копировально-прошивочных станках объемному профильному ЭИ придается поступательное движение со скоростью Vz по направлению к электроду-детали (рис. 3) [1-4; 6; 7].
а б
Рис. 3. Схема копировально-прошивной обработки
Несмотря на достоинства проволочно-вырезной и копировально-прошивной электроэрозионной обработки, технологические возможности данного метода ограниченны.
В работе рассматриваются технологические решения, позволяющие повысить технологические возможности электроэрозионного оборудования.
Материалы и методы исследования
В качестве устройства, повышающего технологические возможности копировально-прошивных станков, в работе рассматриваются поворотные и глобусные столы немецкой компании JauchShmider [5].
В качестве устройства, повышающего технологические возможности проволочно-вырезных станков, рассматривается проект манипулятора, разрабатывающийся в Пермском национальном исследовательском политехническом университете.
Результаты исследования и их обсуждение
Пример использования поворотного стола на копировально-прошивном станке представлен на рис. 4 [5].
Рис. 4. Применение поворотного стола на копировально-прошивном станке:
а – схема стола; б – пример изготовления детали
Внедрение поворотного стола на копировально-прошивном станке фирмы Sodick позволяет прожечь спиралевидный канал в теле детали, выполненной из труднообрабатываемого материала. Применение поворотных столов повышает эффективность процесса копировально-прошивной обработки, путем обработки заготовки в нескольких плоскостях.
Применение устройства «манипулятор» позволяет изменить направление подачи электрода-проволоки, тем самым становится возможным обработка заготовок в горизонтальной плоскости.
Проект манипулятора представлен на рис. 5.
Рис. 5. Проект манипулятора
В основе конструкции манипулятора лежат направляющие фильеры и направляющие ролики для электрода-проволоки. Благодаря своей конструкции манипулятор может быть настроен для обработки различных типоразмеров обрабатываемых деталей.
Работа на проволочно-вырезном электроэрозионном станке с применением манипулятора может проводиться в условиях, когда стол с заготовкой находится в ванне с рабочей жидкостью или выполняется струйная прокачка зоны обработки.
Реализация проекта позволит расширить технологические возможности проволочно-вырезных электроэрозионных станков. Применение манипулятора позволит обрабатывать не только вертикальные, но и горизонтальные поверхности.
Выводы
Основным достоинством технологии электроэрозионной обработки является возможность обрабатывать токопроводящие материалы независимо от их механических свойств. Применение инновационных технологических решений позволяет расширить возможности электроэрозионного оборудования.
Использование поворотных и глобусных столов позволяет обрабатывать винтовые внутренние поверхности в заготовках без операции разрезки детали на составные части.
Рассмотренный проект манипулятора находится на стадии разработки в лаборатории «Высокоточных измерений и электроэрозионной обработки» Пермского национального исследовательского политехнического университета.
Применение манипулятора позволит обрабатывать не только вертикальные, но и горизонтальные поверхности.
Рецензенты:
Беленький В.Я., д.т.н., профессор, декан МТФ, Пермский национальный исследовательский политехнический университет, г. Пермь.
Иванов В.А., д.т.н., профессор, зав. кафедрой МСИ, Пермский национальный исследовательский политехнический университет, г. Пермь.