Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы теории и технологии электроэрозионного формообразования прецизионных полусферических оболочек. Монография.pdf
клонение от пересечения е не должно превышать 1/3 допуска
на отклонение от сферичности или разнотолщинности оболочки. С учетом того, что отклонение от сферичности у отдельных заготовок не должно превышать 2–5 мкм, требования к отклонению от пересечения осей очень жесткие, в отдельных случаях до ~1 мкм. На первый взгляд, эта весьма
сложная задача на практике существенно упрощается благодаря специфике ЭЭО. Как следует из рис. 5.2, рассматриваемое смещение оси ЭИ приводит к тому, что в поперечной
плоскости взаимодействие ЭИ с заготовкой имеет односторонний характер.
Ось ЭИ
МЭП
S
Плоскость
оси
заготовки
e
Рис. 5.2. Изменение величины МЭП в результате относительного
смещения электродов
Соответствующий режиму ЭЭО межэлектродный промежуток возникает со стороны, противоположной направлению смещения е. В другом направлении расстояние между
заготовкой и ЭИ оказывается больше МЭП на величину
22sin.
Se
(5.1)
4
По этой причине формирование разрядных импульсов на
данном участке ЭИ становится невозможным, что легко реги-
131
стрируется визуально. Как показал опыт обработки [15],
смещение оси ЭИ всего на 1 мкм уже приводит к заметной
разнице интенсивности искрообразования на противоположных участках ЭИ. Таким образом, восстановление точного
сферообразования путем совмещения осей осуществляется
перемещением оси ЭИ до восстановления симметричности
искрообразования, т. е. точность установки ЭИ относительно
заготовки основана на самом принципе электроэрозионного
формообразования, поэтому не требует точных измерительных средств.
5.1.3. Установка заданного положения центра
сферообразования относительно заготовки
Требования к точности совмещения оси вращения ЭИ
с заданным центром сферической оболочки существенно зависят от последовательности обработки. К поверхности, обрабатываемой в первую очередь (обычно это выпуклая поверхность), высокая точность положения центра не требуется,
достаточно лишь обеспечить торцевой припуск zт (рис. 5.3),
на который устанавливается широкий допуск.
О
z
т
Рис. 5.3. Смещение центра сферы для достижения заданного припуска
на обработку торца
132
Гораздо более жесткие требования к расположению
центра сферообразования предъявляются при обработке второй по ходу изготовления поверхности (чаще всего при изготовлении тонкостенных полусферических оболочек таковой
является вогнутая поверхность). Требование концентричности поверхностей означает, что выпуклая и вогнутая поверхности должны иметь один и тот же центр. Поскольку выпуклая поверхность к этому времени уж
дится
к совмещению с этой точкой центра сферообразования
е обработана, задача сво-
вогнутой поверхности. Решается эта задача следующим образом. В шпиндель вращателя устанавливается оправка, в которой электроэрозионным методом по такой же схеме обрабатывается вогнутая поверхность, по возможности имеющая
такой же размер, как обработанная наружная поверхность за-
регу-
готовки. Размер достигается приработкой «по мест
у» с
лярной пробой результата обработки «на краску». Высота получаемого в оправке вогнутого сегмента должна составлять
~80–90 % от заданной высоты полуоболочки.
После окончательной приработки оправки в нее своей
выпуклой обработанной поверхностью устанавливается заготовка. Если оправка приработана идеально, то при неизменном положении оси ЭИ центр нару
вается на оси ЭИ; от этого
центра начнет формироваться и во-
жной поверхности оказы-
гнутая поверхность оболочки, что гарантирует точность ее
относительного положения. Однако в результате неточности
приработки оправки или вследствие погрешности закрепления центр наружной поверхности может не совпасть с центром формируемой внутренней поверхности. Это приведет
к образованию погрешности положения посл
едней, что
легко
контролируется и исправляется. Для этого в ходе предварительной обработки после образования сферической формы по
всей внутренней поверхности необходимо снять заготовку
с оправки и измерить толщину оболочки в полюсе и на экваторе. Если толщина оболочки в указанных местах одинакова,
133
необходимости в коррекции положения ЭИ нет. Если имеется
разнотолщинность Δt, необходима коррекция положения оси
ЭИ на величину
2xt . Если наибольшая толщина обо-
лочки возникла в полюсе, в том же направлении должна быть
смещена и ось ЭИ. Если наибольшая толщина оболочки наблюдается на экваторе оболочки, ось ЭИ должна быть смещена на указанную величину в сторону торца. В ходе достижения заданного размера такие манипуляции рекомендуется
повторять несколько раз.
134
ГЛАВА 6
Расчет геометрических параметров
электрода-инструмента
Для получения рассматриваемым методом сферической
формы шаровых сегментов достаточно, чтобы рабочая поверхность ЭИ имела вид окружности с диаметром d, равным
образующей конуса, вписанного в этот сегмент:
2sin,
dR (6.1)
α
4
с обрабатываемой сферической поверхности;
где R –
радиу
α – угол между радиусами сферы, опирающийся на концы образующей вписанного конуса.
Однако для наилучшего сочетания производительности
обработки, точности изготовления и качества обработанной
поверхности необходимо, чтобы рабочая сферическая поверхность ЭИ имела некоторую площадь F, причем окружность с диаметром d (рис. 6.1) лежала на этой поверх
и
делила ее площадь на две равные части: внутреннюю, в пре-
делах от диаметра d до внутреннего диаметра ЭИ d
ности
, и на-
вн
ружную, в пределах от диаметра d до наружного диаметра ЭИ
d
. Высота h рабочей поверхности ЭИ, представляющей со-
н
бой шаровой пояс, равна
hR
F
.
(6.2)
2
Исходя из принятого равенства площадей наружной
и внутренней частей рабочей поверхности ЭИ, согласно формуле (6.2), высоты внутренней и наружной частей также рав-
135
ны между собой, т. е. окружность диаметром d делит на две
равные части не только площадь рабочей поверхности ЭИ, но
и ее высоту. С учетом этого определяются внутренний и наружный диаметры ЭИ (рис. 6.2):
2
h
R
42
h
42
h
(6.3)
2
(6.4)
dRR
вн
dRR
н
2
2cos,
2cos.
α/4
2
d
н
d
d
вн
α/4
О
H
Рис. 6.1. К расчету параметров ЭИ при обработке выпуклого
шарового сегмента
Высоту h рабочей поверхности ЭИ можно определить
следующим образом. Наружный диаметр ЭИ определяется из
условия возможности самопрофилирования инструмента
и зависит от его относительного объемного износа
Значение
определяется либо из литературных источников,
136
= V
ЭИ/Vз
.
либо устанавливается экспериментально. Из условий само-
профилирования ЭИ следует, что чем меньше относительный
износ ЭИ, тем меньше размер рабочей поверхности ЭИ, при
котором возможно самопрофилирование, и, соответственно,
тем меньше наружный и больше внутренний диаметры инструмента. Полученная ранее формула (1.10), которая определяет достаточное условие самопрофилирования инструмента,
не совсем удобна из-за своей сложности и невозможности
воспользоваться ею для расчета параметров ЭИ напряму
ю.
В связи с этим возникла необходимость разработки алгоритма для прямого расчета параметров самопрофилирующегося
электрода-инструмента.
Как было определено теоретически и неоднократно установлено экспериментально, при обработке самопрофилирующимся ЭИ одновременно с удалением припуска изнашивается некоторый объем инструмента. Если в процессе ЭЭО
радиус заго
ния контакта с заготовкой ЭИ, совершая осевую подачу s
должен приблизиться к ней на расстояние s
товки уменьшится на величину dR, для сохране-
, функционально
α
α
связанную с профилем рабочей поверхности ЭИ. Исходя из
того, что ЭИ имеет обычно трубчатую тонкостенную конструкцию, т. е. h << R, с достаточной для практических расчетов точностью можно найти s
Кроме того
, ЭИ должен совершить некоторое дополни
ное осевое перемещение s
из выражения
α
dR
s
cos 2
для компенсации износа рабочей
и
.
(6.5)
тель-
поверхности:
sV F
и,ЭИ
(6.6)
где F – площадь поперечного сечения ЭИ.
С целью уменьшения числа переменных площадь поперечного сечения ЭИ определена как функция от высоты его
рабочей поверхности h, т. е.
,
137
'2 cos.
FhR
(6.7)
4
Объем изношенной части ЭИ V
лых значения dR для практических целей определяется как
ЭИ з
при относительно ма-
ЭИ
,VV
(6.8)
при этом объем материала, удаленного с заготовки, определен следующим образом:
2,VHRdR
(6.9)
з
С учетом выражений (6.7)–(6.9) выражение (6.6) примет вид
V
ЭИ
S
и
Fh
'cos4
HdR
.
(6.10)
Суммарное осевое перемещение ЭИ после удаления с заготовки припуска с учетом (6.5) составит
ds s s
и
dR H h
cos 4
.
(6.11)
h
В соответствии с теоретическим определением процесса
самопрофилирования рабочей поверхности электрода-инструмента (1.10) минимально допустимой является интенсивность
изнашивания ЭИ, при которой его износ на окружности наружного диаметра полностью отсутствует, т. е. равен нулю.
В данном случае совершаемое ЭИ осевое перемещение в этом
сечении полностью затрачивается для приближения к заготовке, радиус которой за время обработки ум
еньшился на dR.
Как следует из рис. 6.2, измеренное в осевом направлении необходимое приближение Δl
ldR
max
составит
max
R
cos
R
.
h
(6.12)
22
Приравнивая выражения (6.11) и (6.12), т. е. из равенст-
ва значений ds и dl
, можно получить выражение для опре-
max
деления высоты рабочей поверхности ЭИ:
138
α/4
V
з
h
h/2
Δl
ma x
dR
О
Рис. 6.2. К расчету оптимальной высоты рабочей части ЭИ
2
hHhHR
Решением этого квадратного
R
2cos0.
ур
4
авнения являются два корня,
(6.13)
один из которых не имеет практического смысла, являясь отрицательным числом, второй же равен
HH
hHR
22
2cos.
(6.14)
24 4
После некоторых упрощающих преобразований выражение
для определения высоты рабочей поверхности ЭИ (6.14) примет окончательный вид:
8cos
H
h
2
R
4
H
11.
(6.15)
139
Подстановкой полученного значения h в выражения
D
(6.3) и (6.4), определяются предельные значения диаметров
dн и dвн, при которых обеспечивается самопрофилирование
электрода-инструмента:
вн
2cos.
dRR
н
2
2
2cos,
dRR
22
2
h
42
(6.16)
(6.17)
2
h
Конструкции электродов-инструментов для ЭЭО выпук-
лой и вогнутой сферических поверхностей показаны на рис. 6.3.
d
а б
Рис. 6.3. Конструкции электродов-ин
пуклой (а) и вогнутой (б) сферических поверхностей
d
D
струментов для обработки вы-
140