Результат интеллектуальной деятельности: Электрод-щетка и способ ее применения для удаления заусенцев в пазах детали

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при удалении заусенцев и формировании острых кромок на поверхности пазов в детали.

Наиболее близким к предлагаемому электроду-щетке и способу его применения является электрод-инструмент для удаления заусенцев в виде щетки-кисточки и способ его применения (по стр. 224 Кириллов О.Н. Технология комбинированной обработки непрофилированным электродом: монография / О.Н. Кириллов. Воронеж: ГОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет», 2010. 254 с., [1]), где электрод-щетка выполнена в форме кисточки, содержащей державку и связанную с ней рабочую часть из металлической проволоки, размещенной внутри трубочки, при этом электрод-щетка во время снятия заусенцев вращается, а процесс удаления заусенцев происходит за счет анодного растворения в жидкой рабочей среде.

К недостаткам известной конструкции электрода-щетки и предлагаемого способа относится удаление материала в пазе детали и неуправляемое скругление кромок на периферийной поверхности паза, что снижает площадь контакта наружного участка детали и недопустимо, например, при последующем соединении пайкой детали с сопрягаемой поверхностью.

Техническим результатом, на достижение которого направлено изобретение, является удаление заусенцев с периферийной поверхности паза в детали без скругления кромок на переходных участках.

Данный технический результат достигается с помощью электрода-щетки, выполненного в форме кисточки, содержащего державку и рабочую часть в форме вращающегося пучка из металлической проволоки, размещенного внутри трубочки, а согласно изобретению, трубочка выполнена в форме кольца из диэлектрического пластичного по наружной поверхности материала с вершиной конуса, направленной в сторону периферии электрода-щетки и с высотой не более глубины паза в детали без наибольшей высоты заусенца, при этом больший внутренний диаметр кольца равен минимальной ширине паза в детали, а меньший внутренний диаметр кольца не менее диаметра пучка при максимальной плотности набивки проволоки в пучке и длине рабочей части электрода-щетки не меньше глубины паза в детали, а диаметр электрода-щетки в месте перехода рабочей части в державку равен наибольшей ширине паза в детали.

Способ удаления заусенцев в пазе детали, включающий эрозионно-химическое растворение заусенцев в жидкой рабочей среде под действием тока от низковольтного источника постоянного тока электродом-щеткой из токопроводящей рабочей части с диэлектрическим кольцом, а согласно изобретению, до начала удаления заусенцев кольцо одевают на конец рабочей части электрода-щетки до выступания концов пучка проволоки из кольца со стороны его меньшего внутреннего диаметра, после чего электрод-щетку опускают в паз детали до упора в донную часть паза, фиксируют это положение кольца, включают низковольтный источник постоянного тока на электрод-щетку и деталь, где деталь является анодом, непрерывно измеряют прохождение тока, подают под давлением в паз детали слабопроводящую жидкую рабочую среду, включают вращение электрода-щетки относительно его оси, затем перемещают электрод-щетку относительно кольца вдоль его оси до появления искрового режима прохождения тока и поддерживают этот режим путем возвратно-поступательного перемещения электрода-щетки вдоль его оси до окончания искрового режима, далее включают перемещение электрода-щетки вдоль паза до появления искрового режима, который поддерживают перемещением электрода-щетки вдоль паза в детали до окончания удаления заусенцев в пазе.

Сущность изобретения поясняется фигурами 1-5, где на фиг. 1 приведен разрез детали с пазами и заусенцами после фрезерования; фиг. 2 - электрод-щетка после установления на рабочую часть кольца; фиг. 3 - разрез кольца; фиг. 4 - положение элементов электрода-щетки в процессе удаления заусенцев на периферийной поверхности паза в детали; фиг. 5 - схема удаления заусенцев.

Для охлаждения теплонапряженных деталей используют наружное оребрение деталей 1 (фиг. 1) в форме каналов из пазов 2, получаемых фрезерованием. Охлаждающая рабочая среда прокачивается по каналам, образованным пазом 2 и обечайкой, одеваемой на периферийную поверхность 3 паза с последующей высокотемпературной пайкой деталей. Для этого перед пайкой на периферийную поверхность 3 паза 2 наносят слой припоя, поэтому на периферийной поверхности 3 не допускается наличие заусенцев 4. Периферийная поверхность 3 не должна иметь скруглений кромок 5 на границе с пазом 2 и обеспечивать получение заданной ширины паза Н. Донная часть 6 паза 2 имеет плоскую поверхность.

Заусенцы 4 могут иметь различные размеры (высота h, толщина t) и расположение относительно периферийной поверхности детали 1, в том числе находиться внутри паза 2, что изменяет ширину Н паза 2 (фиг. 1). Для удаления заусенцев 4 без нарушения профиля паза 2 и его периферийной поверхности 3 (фиг. 1) создан электрод-щетка в форме кисточки, содержащий державку 7 и рабочую часть 8 из пучков 9 металлической проволоки с длиной Н₁ (фиг. 2), превышающей глубину В (фиг. 1) паза 2 и диаметром d рабочей части 8 в месте соединения с державкой 7 (фиг. 2), равным наибольшей ширине паза. Перед удалением заусенцев 4 (фиг. 1) на рабочую часть 8 одевают кольцо 10 (фиг. 2), состоящее из двух диэлектрических материалов: внутреннего 11 из жесткого материала и эластичного 12 на наружной поверхности (фиг. 3). Высота Н₂ (фиг. 2) кольца 10 должна быть не более глубины В (фиг. 1) паза 2, но не перекрывать участок, занятый заусенцами 4 (фиг. 4) в отогнутом состоянии вдоль оси электрода-щетки.

Следовательно, для удаления заусенцев необходимо:

Н₂≤В - h

где В - минимальная глубина паза, мм; h - наибольшая длина заусенцев, мм.

Диаметр d₁ (фиг. 3) наружной части кольца 10 (фиг. 2) должен быть не более ширины паза Н без толщины t заусенцев 4 (фиг. 1)

d₁≤H - 2t

где Н - минимальная ширина паза, мм; t - наибольшая толщина заусенца, мм.

Наличие на кольце 10 (фиг. 2) наружного эластичного слоя 12 (фиг. 3) позволяет перемещать кольцо 10 между отогнутыми заусенцами 4. Меньший внутренний диаметр d₂ кольца (фиг. 3, 4) должен быть не менее диаметра рабочей части 8 из пучков 9, сжатых до предельной плотности заполнения пучков 9 проволокой (фиг. 2).

По [1] стр. 34, этот показатель расширения П изменяется от 0,2 до 0,7.

Тогда d₂≥П × d₁.

Диаметр рабочей части 8 электрода-щетки изменяют путем перемещения 13 его вдоль оси и вращают 14 (фиг. 4) от привода 15 по сигналам измерителя тока 16 от генератора 17 постоянного тока (фиг. 5). Процесс эрозионно-химического удаления заусенцев выполняется в жидкой рабочей среде 18 (фиг. 4), например, рекомендованной в [1] на стр. 43.

Способ применения электрода-щетки для удаления заусенцев 4 на периферийной поверхности 3 пазов 2 детали 1 с формированием острой кромки 5 (фиг. 1). Известны размеры Н, В - паза 2, h, t - заусенца 4 (фиг. 1). Изготавливают электрод-щетку из державки 7 и рабочей части 8 в виде пучков 9 металлической проволоки, а также кольцо 10 с расчетными размерами d, d₁, d₂, Н₁, Н₂ и диэлектрическими материалами 11, 12 (фиг. 2, 3).

Кольцо 10 одевают на рабочую часть 8 электрода-щетки до выхода пучков 9 из кольца 10 (фиг. 2) в сторону диаметра d₂.

Электрод-щетку с кольцом 10 (фиг. 2) опускают в паз 2 (фиг. 1) до упора в его донную часть 6 (фиг. 4). При опускании все выступающие заусенцы 4 сминаются и прижимаются к боковым поверхностям паза 2, а эластичный материал 12 (фиг. 3) кольца 10 (фиг. 2) сжимается и пропускает электрод-щетку в паз между заусенцами 4. Электроду-щетке от привода 15 (фиг. 5) придают вращательное движение 14, подают под давлением к кромке 5 паза 2 жидкую рабочую среду 18, сжимают эластичный материал 12 (фиг. 4) кольца 10 и фиксируют кольцо 10 (фиг. 2) в донной части 6 (фиг. 4) паза 2 (фиг. 1). Включают ток от генератора 17 и измеряют величину и форму тока измерителем тока 16 (фиг. 5). Включают перемещение 13 (фиг. 4) электрода-щетки в сторону удаления ее в кольце 10 от донной части 6. Одновременно измерителем 16 (фиг. 5) измеряют ток до начала искрового режима, характеризующего начало эрозионно-химического удаления заусенцев 4 (фиг. 4). Затем по сигналам измерителя 16 на приводе 15 (фиг. 5) поддерживается перемещением 13 (фиг. 4) искровой режим до полного удаления заусенца и прекращения искрового режима. После этого привод 15 (фиг. 5) дает команду приводу продольной (вдоль паза 2) подачи (на фигурах не показан) электроду-щетке на перемещение с поддержанием искрового режима от измерителя тока 16 (фиг. 5) до окончания паза 2 (фиг. 1).

Пример использования способа

Необходимо удалить заусенцы после фрезерования пазов с шириной 1,2^±0,1 мм, глубиной 2,2^+0,2 мм в изделии из материала 9ХС. Наибольшие размеры заусенцев: высота - 0,2 мм, толщина - 0,05 мм. Изготавливаем электрод-щетку с размерами: длина рабочей части - 5 мм, диаметр d=1,3 мм, диаметр на конце рабочей части при плотности заполнения проволокой в пучке 0,45-0,5-0,6 мм.

Материал рабочей части медь M1, диаметр проволоки в пучке - 0,08 мм.

Размеры кольца: Н₂=1,5 мм, d₁=1,0 мм, d₂=0,6 мм.

Собираем кольцо с электродом-щеткой и вставляем в паз, перемещаем до упора в донную часть паза. Включаем режим эрозионно-химической обработки по [1], стр. 120., напряжение - 8 В, рабочая среда - Укринол, давление подачи рабочей среды - 0,12 Мпа, частота вращения электрода-щетки - 1 Гц.

Результаты эксперимента: средняя скорость перемещения электрода-щетки вдоль паза для удаления заусенцев - 10 м/мин, удаление заусенцев полное, повреждений боковой и донной поверхностей паза не обнаружено. Радиус скругления кромки на периферийной поверхности паза в пределах допуска.