ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННАЯ ОБРАБОТКА ОТВЕРСТИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СУПЕРДРЕЛИ НА СТАНКАХ С ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ КИНЕМАТИКОЙ

ELECTRICAL HOLE MACHININGUSING A SUPERDRILL ON MACHINES WITH PARALLEL KINEMATICS

Marsel Shamsutdinov

student, Department of Automation of Technological Processes Ufa State Aviation Technical University,

Russia, Ufa

Oleg Akmaev

scientific adviser, Candidate of technical sciences, Ufa State Aviation Technical University,

Russia, Ufa

АННОТАЦИЯ

Разработка электроэрозионного станка с параллельной кинематикой упростит процесс обработки сверхмалых точно расположенных отверстий различной глубины в деталях ГТД. Конструкция станка будет весьма простой и легкой по весу.

ABSTRACT

The development of an EDM machine with parallel kinematics will simplify the process of machining ultra-thin, precisely positioned holes of various depths in GTE parts. The construction of the machine will be very simple and light in weight.

Ключевые слова: параллельная кинематика; станок; электроэрозионная обработка; специальная головка «Супердрель».

Keywords: parallel kinematics; machine tool; EDM; special head "Super drill".

Электроэрозионные станки, оснащенные супердрелью работают по принципу, так называемого, контролируемого разрушения металлических деталей и заготовок за счет воздействия на них электрических разрядов. Данные станки предназначены для сверления глубоких сверхмалых отверстий с отношением глубины к диаметру до 200:1 и более (от 0,02 до 6,0 мм) в токопроводящих материалах различной твердости с высокой точностью, а также позволяют получать отверстия значительно быстрее традиционных методов и «сверлить» там, где традиционные методы бессильны. Отличительной особенностью этих станков является вращение трубчатого электрода, его осевая подача и поступление рабочей жидкости через его внутреннюю полость под давлением 8-10 МПа в зону обработки заготовки. Рабочая жидкость вымывает продукты сожженного электротоком металла, выполняя функции очистителя рабочей зоны и обеспечивает легкое движение электрода.

Одной из основных технических трудностей в процессе электроэрозионного сверления является точность хода электрода. Она решается применением специальной направляющей втулки (кондуктора), позволяющей удержать электрод строго перпендикулярно к обрабатываемой заготовке. Электроэрозионные станки, оснащенные супердрелью, используются исключительно в промышленности. С их помощью изготавливаются: миниатюрные формы; детали штампов; сопловые аппараты; элементы турбин; медицинские инструменты; детали электронных систем и многие другие изделия, требующие филигранной точности и минимальных размеров отверстий.

Рисунок 1. Схема электроэрозионного «сверления» отверстий на станках «Супердрель»: а – электроды; б – схема обработки; в – сверхглубокое отверстие диаметром 2,03 мм, полученное на станке (электрод диаметром 1,8 мм, материал заготовки – сталь инструментальная).

Одним из таких станков является станок на основе механизмов параллельной структуры разработанный специалистами в данной области: Акмаевым О. К., Еникеевым Б. А. (Патент № 2542878) [1]. Предложена компоновка многоцелевого станка с параллельной кинематикой на основе триглайд-модуля. Такое техническое решение повышает как крутильную, так и изгибную жесткость корпуса шпиндельного узла.

Описание работы станка: заготовка крепится на глобусный стол. На шпиндельный узел при помощи оправки крепится режущий инструмент (в нашем случае сверло). Шпиндельный узел прикреплен к штангам постоянной длины и приводится в движение при помощи трех параллельно расположенных салазок, которые перемещаются независимо друг от друга по трем ходовым винтам, тем самым описывая траекторию движения для обработки заготовки.

Рисунок 2. Фрезерный станок с параллельной кинематикой, разработанный на кафедре АТП УГАТУ: 1 – глобусный стол; 2 – шпиндельный узел; 3 – штанги постоянной длины; 4 – салазки подвижные.

На основе вышеизложенных технологий электроэрозионной обработки с применением супердрели и фрезерного станка с параллельной кинематикой был разработан новый станок - 6-ти осевой электроэрозионный станок с параллельной кинематикой.

Данный станок отличается от классической компоновки фрезерного станка с параллельной кинематикой пониженной жесткостью, так как процесс электроэрозии не требует усилий во время обработки, что позволяет значительно упростить конструкцию станка и уменьшить его вес, и применением специальной головки «Супердрель». Шесть штанг различной длины, отдельно расположенные друг от друга, при взаимном движении образуют необходимую траекторию движения специальной головки «Супердрель» по плоскости стола и под различными углами, но при всем этом пока не существует 6-ти координатной системы ЧПУ, что немного усложняет процесс управления станком. Решением данной ситуации является использование глобусного стола, который увеличит диапазон угла обработки заготовок и еще больше упростит конструкцию и кинематику станка. Также применение глобусного стола позволит сократить количество применяемых штанг с 6-ти до 3-х.

Рисунок 3. 6-ти осевой электроэрозионный станок с параллельной кинематикой: А) – Главный вид станка; Б) – вид слева; В) – вид сверху; Г) – расположение ШУ под углом 45°.

Исходя из конструкции6-ти осевого электроэрозионного станка с параллельной кинематикой упрощается обработка деталей ГТД имеющих отверстия малого диаметра, которые расположены под различными углами относительно плоскости стола в диапазоне от 45° до 90°. Это возможно благодаря механизму параллельной кинематики и использования технологии супердрели, которая сокращает время обработки за счет вращения электрода, подачи рабочей жидкости через полость трубчатого электрода и ускоренного вывода шлака из зоны обработки.

Список литературы:

1. Патент на изобретение № 2542878. Компоновка многоцелевого станка на основе принципов параллельной кинематики / Акмаев О.К., Еникеев Б.А.; Бюл. №6, 2015.
2. Современные электроэрозионные технологии и оборудование: [учебное пособие для студентов вузов, обучающихся по направлению подготовки "Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств"] / П. П. Серебреницкий .— 2-е изд., доп. и перераб. — Санкт-Петербург [и др.] : Лань, 2013 .— 352 с. : ил.
3. Краткий справочник технолога-машиностроителя / П.П. Серебреницкий. – СПб.: Политехника, 2007. – 951 с.: ил.