Учебное пособие 800618

Рис. 3.34. ЭИ для калибровки и сквозной прошивки отверстий

Аналитический расчет формы ЭИ производят методом разделения контура на отдельные участки, описываемые плоскими, цилиндрическими и сферическими поверхностями. При этом находят отклонение формы инструмента от эквидистантной для каждого участка поверхности и определяют требуемые размеры инструмента.

Выполнению расчетов для наклонных и криволинейных поверхностей должно предшествовать проведение опытных работ с целью определения установившегося режима для каждого материала и каждого конкретного режима обработки.

181

Зная скорость подачи ЭИ (Vэи)

размеры ЭИ на вертикальных участках рассчитывают по фор-

муле (3.9).

На рис. 3.35 показана схема расчета бокового зазора Sб для наклонных участков. В начале процесса обработки боковой зазор изменяется во времени (режим нестационарный). Далее зазор асимптотически приближается к установившемуся значению. В расчетах зазор принимают установившимся, если он составляет более 0,9-0,97 от теоретического значения.

Расчет ведут в такой последовательности:

1. Определяют нормальную составляющую скорости подачи (рис. 3.35)

где - угол между поверхностью электрода-инструмента 1 и направлением его подачи.

Находят угол в зависимости от угла наклона поверхности заготовки 2 к направлению подачи электродаинструмента по экспериментальному графику, приведенному на рис. 3.36 (для сплава 5ХНМ).

2. По высоте поверхности через постоянный шаг проводят три – четыре сечения, отстоящих от нижней поверхности полости на расстояниях Н1, Н2 и т.д. Для этих сечений находят момент времени их обработки

где i – номер сечения.

182

Рис. 3.35. К расчету нормальной составляющей скорости подачи

Рис. 3.36. Соотношение между углами и

183

3. Определяют границы установившегося режима Нy . Для этого пользуются номограммами, приведенными на рис. 3.37. (Номограмма получена экспериментально). В точках, где Н > Нy, режим считают стационарным, и боковой зазор рассчитывают по формуле

На участках, где Н > Ну, расчет ведут по условиям нестационарного процесса по формулам (3.13; 3.14). Если начальный зазор Sо больше установившегося Sy, то

Рис. 3.37. Номограмма для определения границы установившегося режима Нy

184

Если начальный зазор меньше установившегося, то

Здесь скорость подачи инструмента Vэи будет равной скорости подачи по нормали Vn, и отсюда находят значение конечного зазора Sk = Sб.

4. Вычисленные значения бокового зазора Sб откладывают в выбранных сечениях по нормали к поверхности детали и получают участок профиля электрода-инструмента.

Схема расчета электрода-инструмента при прошивании криволинейных поверхностей приведена на рис. 3.38.

Рис. 3.38. Схема расчета электрода-инструмента при прошивании криволинейных поверхностей

Расчет выполняют в такой последовательности:

1. На профиле углубления в детали отмечают несколько сечений (например 5) и определяют в каждом время от начала обработки

185

2. В выбранных сечениях (на рисунке показана схема расчета для сечения 5) проводят касательные к точкам и нормали к поверхностям детали; находят углы i наклона поверхности заготовки к направлению подачи электрода-инструмента. Для каждого сечения находят нормальную составляющую скорости подачи Vni.

3. По номограммам (рис. 3.37) находят границу установившегося режима. Для точек, в которых режим неустановившийся, конечный боковой зазор находят по уравнению (3.15). Для установившегося режима расчет можно выполнять приближенно по зависимостям идеального процесса

4. Вычисленные значения бокового зазора откладывают по нормали к поверхности заготовки и экстраполируют в криволинейный участок профиля электрода-инструмента.

Метод моделирования для расчета профиля ЭИ на практике почти не применяют из-за грубого приближения условий к результатам реального процесса ЭХРО.

Рассмотренные выше методы нахождения формы ЭИ не учитывают гидродинамики потока электролита, изменения его температуры и других факторов, поэтому расчет и моделирование дают приближенные результаты. Их уточняют путем экспериментов на промышленном оборудовании.

В производстве используют два метода: обратного копирования и последовательных приближений.

При методе обратного копирования профиль электродаинструмента выполняется с помощью ЭХО, где в качестве инструмента используется модель детали. Этот метод используется как предварительная обработка. Окончательную доводку рабочего профиля ЭИ выполняют методом последовательных приближений путем уточнений формы после обработки пробной партии деталей.

186

3.2.8. Инструменты для электрохимического маркирования

Инструмент с профильными знаками. Носителем ин-

формации при электрохимическом маркировании является контур, нанесенный на рабочую поверхность инструмента профильными (выпуклыми или вогнутыми) знаками или на трафарет.

Корпус инструмента может быть выполнен из металла, органического стекла, капролона и другого материала. Если профиль наносится на инструмент или сменный элемент, то его выполняют из металлов. Одиночные инструменты объединяют в маркировочные головки, номераторы.

Существуют различные способы формообразования знаков на рабочей части инструмента. Знаки могут быть выполнены цельными или из отдельных частей букв, цифр, обрамления, частей товарных знаков, полученных гибкой, протягиванием через фильеры. Знаки могут быть соединены между собой любыми способами: пайкой легкоплавкими припоями (при температуре не выше 600 К), точечной и рельефной контактной сваркой, склеиванием с применением токопроводящих клеев и клеев-диэлектриков, а также механическим методом (клепкой, винтами и др.) с зачисткой мест соединения. Цельные знаки выполняют литьем (типографский шрифт, шрифт для машинок, табуляторов), в том числе с применением точного литья.

Выбор шрифта зависит от возможности его получения. Наиболее предпочтительным является шрифт для пишущих машинок, который слабо окисляется, хорошо противостоит воздействию электролита и продуктов обработки, легко очищается от загрязнений.

Точным литьем можно получать обрамление знаков, символы и товарные знаки, характеризующие заводизготовитель, изобразительную информацию (рисунки, фигуры). Элементы, полученные точным литьем, могут использо-

187

ваться в совокупности со шрифтами как часть наносимой информации.

При получении рабочей части инструмента с использованием шрифтов (рис. 3.39) подобранные знаки отливают по технологии типографского производства, далее производят механическую обработку рабочей поверхности (сверление мелких отверстий для удержания изоляции, образование каналов для подвода электролита, зачистку профиля и др.). На рабочие поверхности и на боковые стороны наносят диэлектрик (пластмассы, клеи). Операцию выполняют с использованием специальных форм. При необходимости боковые участки обрабатывают для создания базовых поверхностей. Далее шлифуют и притирают рабочую поверхность; отклонение от плоскостности поверхности после притирки – не более 0,02 мм. Если в процессе обработки возникнут местные дефекты, то их можно устранить заливкой пластмассами, эпоксидными клеями, нанесением нескольких слоев лака ЭП-51 с последующей зачисткой.

Для создания межэлектродного зазора используют метод образования выпуклостей с высотой 0,01-0,05 мм путем накалывания отвердевающей поверхности диэлектрика иглой на глубину 0,2-0,3 мм. Кроме того, используют нитролак, который наносят на рабочую поверхность в 2-3 слоя и каждый слой сушат. Можно наклеивать диэлектрические прокладки калиброванной толщины (толщина 0,05-0,15 мм).

После изготовления рабочие части инструмента окончательно контролируют, устанавливают соответствие чертежу номера шрифта, положение и наличие всех знаков, проверяют отклонение от плоскостности рабочей поверхности (при необходимости доводят), контролируют качество диэлектрических покрытий и выступов, определяющих межэлектродный зазор.

Литые знаки целесообразно использовать для инструментов, предназначенных для мелкого маркирования.

Широкое применение находит изготовление знаков пластической деформацией. Тиснение может быть выполнено в заготовках из медных сплавов и коррозионно-стойких сталей.

188

Особое внимание уделяется перпендикулярности торцовой поверхности, на которую наносят знаки, корпусу инструмента.

Рис. 3.39. Инструмент, изготовленный с применением шрифта: 1 – хвостовик; 2 – диэлектрическая заливка; 3 – шрифт

При слесарном изготовлении можно использовать мас- тер-пуансон, имеющий знаки в зеркальном отображении по сравнению с рабочим инструментом. Использование мастерпуансона целесообразно, если необходимо изготовить несколько одинаковых инструментов с выпуклыми знаками. Тогда на мастер-пуансоне делают углубления по форме зеркального отображения знаков, которые могут быть получены проще, чем выпуклые знаки. Процесс осуществляют на ручных и механических прессах. В отличие от изготовления пуансонов для ударного маркирования при обработке инструментов для электрохимического маркирования, выполненных из пластичных материалов, профиль рабочей поверхности можно получить за один переход.

Изготовляют рабочую часть инструмента также тиснением мастер-пуансоном. При проектировании заготовки следует предусмотреть базы (штыри, штифты, плоскости, пазы и др.), необходимые для сопряжения с мастер-пуансоном. Для выполнения тиснения подбирают гидравлические, механические или ручные прессы. При незначительной площади оттиска

189

углублений используют прессы мощностью 50 кН. При выпуклых знаках требуется сместить металл со всей рабочей поверхности инструмента, при этом усилие пресса возрастает до 100 кН. После тиснения знак калибруют по ширине выпуклого валика или углубления, высоте или глубине профиля. Операцию выполняют обычно гравированием вручную.

При механической обработке создают углубления или выступы для закрепления изоляции, наносимой либо только на профиль знака (для знаков в виде углублений), либо на прилегающую к нему поверхность, заподлицо со знаком (при выпуклых знаках). Далее рабочие поверхности обрабатывают в приспособлениях до обнажения границ знаков. При углубленном рабочем контуре межэлектродный зазор создают слоем лака или диэлектрическими прокладками на краях инструмента. Если изоляция нанесена на прилегающую к знаку поверхность, то межэлектродный зазор можно также получить за счет местных выпуклостей, выполняемых, например, накалыванием иглой.

Контроль изготовления осуществляют по геометрическим размерам, состоянию и положению изоляции. Знаки, полученные тиснением, используют в основном для мелкого маркирования, т.к. они имеют «уширение» по высоте.

Накоплен значительный опыт изготовления профиля знаков путем протягивания их из медной или латунной ленты через сборные фильеры. Высота знака может быть получена от 1,5 до 4 мм из ленты толщиной от 0,1 до 0,25 мм. Такие знаки разрезают на части, которые припаивают к корпусу инструмента, и далее собирают в кассеты, используемые для маркирования. В отличие от электроэрозионного клеймения при электрохимическом способе нанесения информации выступ знака лимитируется размерами слоя припоя и рассеянием силовых линий поля от торца инструмента. На боковые поверхности знака может быть нанесен слой изоляции толщиной 0,1-0,3 мм (лаки, эмали, клеи). Длина знака может быть выбрана от 3 до 8 мм. При большем выступе трудно обеспечить параллельность обра-

190