B23H5 - Комбінована обробка
Власники патенту RU 2466834:
Закрите акціонерне товариство "Барнаульський патронний завод" (RU)
Винахід відноситься до області електроерозійної обробки і може бути використано при виготовленні інструменту, включаючи штампи, пуансони, оснащення. У способі попередньої механічної обробки поверхні отримують форму виробу, після чого його піддають гарту і електроерозійної обробкою електродом з утворенням на поверхні шару зі зміненою структурою металу. При цьому після попереднього освіти форми вироби механічною обробкою в заготівлі деталі залишають припуск «δ» на електроерозійне оброблення та полірування, потім за допомогою чорновий електроерозійної обробки знімають шар металу, що дорівнює 50-70% передбаченого припуску з утворенням шару металу зі зміненою структурою, потім поверхню вироби піддають чистової електроерозійної обробці шляхом вигладжування зі зняттям поверхневого шару металу зі зміненою структурою глибиною в 25-30,0% передбаченого припуску, про становлять на поверхні виробу 45-65% товщини шару металу зі зміненою структурою, після чого поверхню виробу піддають поліруванню. Винахід дозволяє виготовляти точні і зносостійкі деталі з досить складною геометрією оброблюваних поверхонь. 7 мул. 1 пр.
Винахід відноситься до галузі машинобудування і може бути використано при виготовленні інструменту, включаючи штампи, пуансони, оснащення.
Відомий спосіб електроерозійної обробки за допомогою Вирізні електроерозійного верстата моделі ВЕСТ - 240. 3. Див. Керівництво по експлуатації ЖМВІ.041812.004 РЕ, затверджене заступником керівника п / я Р 6930 20.06.1989 року. Перед початком роботи задається режим роботи генератора по частоті і току. Переміщення електроерозійного інструменту здійснюється за заданою програмою і траєкторії. При цьому обробка здійснюється в ванні з діелектричної рідиною, в якій деталь піддається зняттю шару металу еквідистантним за формою зовнішньої поверхні електроерозійного інструменту.
Відома технологія обробки деталей на електроіскровому напівавтоматі ЕП-5М. Див. Б.Г.Гуткін. Автоматизація верстатів. Машинобудування, Ленінград, 1971 рік, стр.124-126. Зазначений верстат призначений для прошивання розпилюють отворів діаметром 0,15-0,6 мм в розпилювачі. Прошивка на верстаті здійснюється електродом-інструментом, виконаним з латунної або молібденового дроту, яка подається роликами через кондуктор до оброблюваної деталі. Ролики з механізмом подачі, кондуктор і електрод-інструмент разом зі шпинделем наводяться в коливальний рух електромагнітом. Електроіскрове прошивання отворів в деталі проводиться в ванні, заповненої гасом.
До недоліків відомої технології можна віднести обмежені технологічні можливості, пов'язані з низькою точністю і чистотою поверхні прошитих отворів.
Відома технологія для електроіскровий обробки твердосплавних матриць вирубних та згинальних штампів, шаблонів, фасонних різців та інших подібних деталей складного контуру. Див. Там же стр.155-156 - прототип. Регулювання зазору між електродами виробляється на основі контролю амплітудного напруги між електродами.
До недоліків відомого способу можна віднести низьку чистоту поверхні і низькі міцнісні характеристики поверхні зазнали електроерозійної обробці виробів, що не відповідають вимогам, що пред'являються, наприклад, до більш точним виробам, таким як штамповий інструмент.
При здійсненні електроерозійної обробки відбувається розплавлення і випаровування розрядом частинок металу з оброблюваної деталі в діелектричній середовищі. При цьому поверхневий шар металу, в залежності від параметрів, що задаються і режимів обробки, глибиною 15-40 мкм зазнає структурні зміни і зміни за хімічним складом і твердості. Для отримання високоточних виробів, таких як штамповий інструмент (пуансони, матриці), Електроерозійна обробка використовують тільки в якості чорновий обробки, як це видно з прототипу, після чого різними засобами і інструментами отриману поверхню доводять до необхідної чистоти обробки і твердості. При цьому було виявлено, що після електроерозійної чорнової обробки і наступного доведення поверхні весь поверхневий шар металу зі зміненою структурою віддалявся при механічної її обробці - шарошеніі, доведенні, полірування.
Завданням цього винаходу є створення технології для виготовлення точних і зносостійких деталей з досить складною геометрією оброблюваних поверхонь виробів, таких як штамповий інструмент - матриці і пуансони, з використанням електроерозійної чорновий і чистовий обробок, при яких чорнова електроерозійна обробка створює змінений шар металу з декількома, по щонайменше, двома, зонами твердості (поверхнева зона до 52 од. і внутрішня зона з підвищеною твердістю в 65-70 од.), а чистове електроерозія нна обробка здійснює згладжування шорсткостей поверхні, достатньою для подальшого полірування.
Поставлена винаходом завдання досягається тим, що після попереднього освіти форми вироби механічною обробкою в заготівлі деталі залишають припуск «δ» на електроерозійне оброблення та полірування, потім за допомогою чорновий електроерозійної обробки знімають шар металу, що дорівнює 50-70% передбаченого припуску з утворенням шару металу з зміненою структурою, потім поверхню виробу піддають чистової електроерозійної обробці - вигладжуванням зі зняттям поверхневого шару металу зі зміненою структурою глу Біной в 25-30,0% передбаченого припуску, залишаючи на поверхні виробу 45-65% товщини шару металу зі зміненою структурою, після чого поверхню виробу піддають поліруванню.
Новизною запропонованого способу є створення припуску в заготівлі деталі на електроерозійні види обробки і полірування після попереднього освіти її форми механічною обробкою і зняття шару металу, рівного 50-70% передбаченого припуску, за допомогою чорновий електроерозійної обробки з утворенням шару металу зі зміненою структурою, а також проведення подальшої чистової електроерозійної обробки - вигладжування зі зняттям поверхневого шару металу глибиною 25-30,0% передбаченого припуску, залишаючи на по ерхності вироби 45-65% товщини шару металу зі зміненою структурою, після чого поверхню виробу піддають поліруванню.
Частковий з'їм поверхневого шару металу зі зміненою структурою і низькою твердістю товщиною висотою в 25,0-30,0%, що утворився в результаті чорновий електроерозійної обробки металу, за допомогою чистової обробки і подальша поліровка забезпечують високі характеристики поверхні робочого інструмента, наприклад, пуансонів і матриць.
Відповідно до проведеного патентно-інформаційного пошуку пропонований спосіб є новим, ознаки - неочевидними, промислово здійсненними, результат - несподіваним, оскільки стійкість штампового інструменту зростає в 2-3 рази. Несподіванка результату проявляється в неповному видаленні шару металу зі зміненою структурою, отриманого в результаті чорновий електроерозійної обробки.
На фіг.1 схематично представлена заготівля матриці в розрізі з виконаної в ній механічною обробкою порожниною з припуском на чорнову і чистову електроерозійне оброблення, полірування та залишковий шар зміненого металу.
На фіг.2 - заготівля матриці до встановленого в її порожнині електродом чорновий електроерозійної обробки.
На Фіг.3 - заготівля матриці з електродом чистової електроерозійної обробки.
На фіг.4 - матриця із залишковим шаром металу зі зміненою структурою.
На фіг.5 схематично представлений пуансон в розрізі з шарами обробок і залишковим шаром.
На фіг.6 показаний пуансон після чорнової електроерозійної обробки.
На фіг.7 показаний пуансон зі збереженою (залишкової) частиною шару металу зі зміненою структурою, отриманого після чорнової електроерозійної обробки.
На графічних матеріалах схематично показана послідовність виготовлення штампового інструменту - матриці 1 і пуансона 2 за допомогою електроерозійних чорновий і чистовий обробок. Заготівля матриці 1 з виконаним в ній механічною обробкою поглибленням-порожниною 3 виготовлена з припуском «δ» на чорнову 4, чистову 5 електроерозійне оброблення та полірування. За допомогою електрода 6 здійснюється чорнова 4 електроерозійна обробка поглиблення-порожнини 3 зі зніманням шару металу 50,0-70,0% від передбаченого припуску «δ». За допомогою електрода 7 здійснюється чистова електроерозійна обробка поглиблення-порожнини заготовки матриці 1 - вигладжування, зі зняттям шару металу 25,0-30,0% від передбаченого припуску. При цьому чистовий електроерозійної обробкою здійснюється зняття по висоті 0,1-0,3 шару металу зі зміненою структурою. Остаточний шар 8 металу зі зміненою структурою після операції полірування забезпечує інструменту високу стійкість і міцність.
Заготівля пуансона 2 виготовлена механічним шляхом з припуском «δ» на подальшу чорнову 9 і чистову 10 електроерозійне оброблення та полірування.
Пропонований спосіб здійснюється наступним чином.
Спочатку, після надання механічним шляхом (сверловка, шарошеніе і ін.) Внутрішньої поверхні матриці 1 поглиблення-порожнини 3 необхідної форми з припуском «δ» на подальшу обробку, заготівлю матриці 1 піддають гарту, а потім приступають до її обробці шляхом установки в ванну з діелектричної рідиною, наприклад маслом. Соосно поглибленню-порожнини 3 матриці 1 зверху підводять електрод 6 чорновий електроерозійної обробки і включають харчування. Чорнова обробка здійснюється імпульсами низької частоти з великою тривалістю і силою струму. В процесі обробки внутрішньої поверхні заготовки матриці 1, що контактує з електродом 6, останній поглиблюється на задану величину і виробляє (знімає) шар металу на глибину в 50,0-70,0% передбаченого припуску. При цьому внаслідок впливу високих температур в місці іскрового пробою зазору між електродом 6 і металом матриці 1 утворюється шар металу зі зміненою структурою глибиною 15-40 мкм. Після закінчення операції чорнової електроерозійної обробки в заготівлі матриці по периметру внутрішньої поверхні порожнини залишається припуск 5 на чистову електроерозійної обробки і полірування.
Далі за допомогою електрода 7 на режимі високої частоти імпульсів з малими длительностями здійснюється чистова обробка поверхні на глибину в 25-30,0% передбаченого припуску, з вирівнюванням, вигладжуванням внутрішньої поверхні поглиблення-порожнини матриці. Остаточний після чорнової і чистової електроерозійних обробок шар 8 металу зі зміненою структурою піддається остаточної операції - полірування, яка проводиться відомими засобами до необхідної чистоти поверхні.
Конкретний приклад здійснення способу.
Після додання сверловкой і шарошеніем внутрішньої поверхні матриці 1 поглиблення-порожнини 3 необхідної форми з припуском на подальшу обробку, заготівлю матриці 1 піддали загартуванню до твердості 60-62 од. по Роквеллу і встановили в ванну з діелектричної рідиною - маслом. Соосно поглибленню-порожнини 3 матриці зверху підвели електрод 6 чорновий електроерозійної обробки і включили харчування. При цьому обробка здійснювалася імпульсами низької частоти великої тривалості і силою струму з отриманням шорсткості поверхні 0,42 мкм. В процесі обробки внутрішньої поверхні заготовки матриці 1, що контактує з електродом 6, останній заглибився на задану величину і зняв шар металу, передбачений в припуску на глибину в 60% передбаченого припуску. Після закінчення операції чорнової електроерозійної обробки в заготівлі матриці 1 по периметру внутрішньої поверхні порожнини залишився припуск на чистову електроерозійної обробки і полірування. При цьому внаслідок впливу високих температур в місці іскрового пробою зазору між електродом 6 з металом заготовки матриці 1 утворився шар металу зі зміненою структурою глибиною 15-40 мкм.
Далі за допомогою електрода 7 на режимі високої частоти імпульсів з малими длительностями здійснювалася під чистове обробка поверхні поглиблення-порожнини 3 зі зніманням шару металу висотою в 25-30,0% передбаченого припуску з вирівнюванням внутрішньої поверхні і отриманням шорсткості поверхні в 0,15 мкм. Остаточна операція - полірування проводилася відомими засобами до необхідної чистоти поверхні. Точно така ж послідовність проведення операцій здійснювалася і при виготовленні пуансона.
В даний час на підприємстві розроблена конструкторсько-технологічна документація, виготовлена дослідна партія інструменту, яка показала високі результати по його міцності і стійкості. Стійкість інструменту зросла в 2-3 рази.
Прийнято рішення про організацію виробництва штампового інструменту за пропонованим способом.
Спосіб електроерозійної обробки металу, що включає попереднє освіту механічною обробкою поверхні форми вироби з наступним загартуванням і електроерозійної обробкою електродом з утворенням на поверхні від електроерозійної обробки шару зі зміненою структурою металу, що відрізняється тим, що після попереднього освіти форми вироби механічною обробкою в заготівлі деталі залишають припуск « δ »на електроерозійне оброблення та полірування, потім за допомогою чорновий електроерозійної обробки знімають шар металу, що дорівнює 50-70% від передбаченого припуску, з утворенням шару металу зі зміненою структурою, потім поверхню виробу піддають чистової електроерозійної обробці шляхом вигладжування зі зняттям поверхневого шару металу зі зміненою структурою глибиною 25-30,0% від передбаченого припуску, залишають на поверхні виробу 45-65% товщини шару металу зі зміненою структурою, після чого поверхню виробу піддають поліруванню.