Поверхностное электромеханическое дорнование отверстий твердосплавным сферическим инструментом

Абрамов Александр Евгеньевич — Mon, 25 Jan 2016 15:07:47 +0000

Инструмент, применяемый при электромеханической обработке (ЭМО) полосовым высокотемпературным источником, может отличаться друг от друга размерами, маркой материала, конфигурацией, а также формой рабочего профиля [1, 2, 3, 4], что оказывает существенное влияние на окончательные свойства и вид обработанной поверхности [5, 6, 7].
По форме рабочего профиля для осуществления процессов ЭМО отверстий полосовым высокотемпературным источником может применяться конический, сферический, и фасонный инструмент [1].
Применение шара в качестве инструмента – дорна при осуществлении процессов электромеханического дорнования (ЭМД) имеет некоторые преимущества в сравнении с коническим инструментом, во-первых, ЭМД шаром осуществляется продавливанием его относительно отверстия толкателем, на который подается электрический ток, что исключает необходимость его крепления и снятия после осуществления обработки, во-вторых, шар можно использовать без дополнительной полировки. Однако шар в качестве инструмента можно использовать только при поверхностном ЭМД, так как пятно контакта сферического инструмента гораздо больше, чем у конического, что требует больших энергозатрат, а существующие силовые модули установок ЭМО не всегда могут обеспечить требуемой мощности.
На рисунке 1 представлена схема поверхностного ЭМД отверстия детали сферическим инструментом и инструмент для осуществления данного процесса (рисунок 2) [2].
Одним из важнейших режимов при ЭМД является сила тока, величина которой зависит от площади пятна контакта инструмента с обрабатываемой поверхностью [5, 8]. В связи с этим расчет площади пятна контакта является важной технологической задачей при назначении рациональных режимов разрабатываемых процессов ЭМО. В том числе и для поверхностного ЭМД гладких цилиндрических отверстий сферическим инструментом.

Рисунок 1. Схема поверхностного электромеханического дорнования сферическим твердосплавным инструментом: 1 – толкатель с инструментом; 2 – деталь

Рисунок 2. Державка со сферическим инструментом: 1– инструмент; 2 – толкатель; 3 – токоизоляционная втулка

В общем случае площадь контакта недеформируемого инструмента с пластичной поверхностью представляют собой пространственную фигуру, образованную на инструменте (шаре) пересечением пластичной внутренней цилиндрической поверхности детали. Поэтому для нахождения площади пятна контакта необходимо решать задачу о пересечении двух пространственных фигур.
Часть сферы, вырезаемая двумя параллельными плоскостями, находящимися на некотором расстоянии друг от друга Н, называется шаровым поясом.
Поверхность шарового пояса, внедренную в цилиндрическую поверхность отверстия можно рассматривать как поверхность тела, полученного при вращении дуги окружности, где a≤x≤b, b – a =H, вокруг оси Ox. Так как

то

поэтому,

Итак, площадь поверхности S шарового пояса вычисляется по формуле . Если H=2R, то в пределе получим площадь поверхности всей сферы: .
Площадь боковой поверхности S₁ (см. рисунок 3)

Рисунок 3. Расчетная схема

Площадь боковой поверхности S₂

Полная площадь пятна контакта сферического инструмента с внутренней поверхностью гладкого цилиндрического отверстия при осуществлении процессов ЭМД будет равна

Зная площадь контакта, на основании рекомендуемых величин плотности тока, для конкретного способа обработки можно рассчитать необходимую величину силы тока для обеспечения необходимой глубины и твердости обработанной поверхности детали, с учетом требуемого соблюдения скорости обработки.

Электронный научно-практический журнал «Современная техника и технологии» » electromechanical broaching

Поверхностное электромеханическое дорнование отверстий твердосплавным сферическим инструментом