RU191138U1

RU191138U1 - MULTIFUNCTIONAL INSTRUMENTAL HEAD

Info

Publication number: RU191138U1
Application number: RU2019106799U
Authority: RU
Inventors: Иван Иванович Белов; Кирилл Андреевич Богданов; Андрей Николаевич Мазуркевич; Анатолий Андреевич Перепечкин
Original assignee: Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Научно-Производственное Объединение "Техномаш"
Priority date: 2019-03-12
Filing date: 2019-03-12
Publication date: 2019-07-25

Abstract

Полезная модель относится к станкостроению и может быть использована для электроэрозионной и ультразвуковой обработки широкого спектра деталей на одном станке за один их установ, в частности, электроэрозионной прошивки отверстий малого диаметра на детали и ультразвуковой обработки пазов на ней.Инструментальная головка содержит корпус, в котором с возможностью вращения посредством привода смонтирован шпиндель, на наружной поверхности шпинделя установлены токосъемные кольца, контактирующие со щетками, закрепленными на корпусе и имеющими возможность соединения с ультразвуковым и электроэрозионным генераторами, головка оснащена спреером и переходником, закрепленным на нижнем торце шпинделя, спреер установлен на переходнике с возможностью настроечного перемещения, на нижнем торце переходника имеется место для установки обрабатывающего инструмента, при этом в спреере и переходнике выполнены сообщающиеся каналы, предназначенные для подвода рабочей жидкости в зону обработки.Техническим результатом настоящей полезной модели является расширение функциональных возможностей инструментальной головки. 1 ил.The utility model relates to machine tool construction and can be used for EDM and ultrasonic processing of a wide range of parts on one machine for one installation, in particular, EDM firmware of small diameter holes on a part and ultrasonic processing of grooves on it. The tool head contains a housing in which the spindle is mounted with the possibility of rotation through the drive; collector rings are installed on the outer surface of the spindle in contact with brushes fixed to the housing and have which can be connected to ultrasonic and EDM generators, the head is equipped with a sprayer and an adapter mounted on the lower end of the spindle, the sprayer is mounted on the adapter with the ability to adjust, the lower end of the adapter has a place to install a processing tool, while communicating channels are made in the sprayer and adapter designed to supply the working fluid to the treatment zone. The technical result of this utility model is the expansion of functional ozhnostey toolholder. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к станкостроению и может быть использована для электроэрозионной и ультразвуковой обработки широкого спектра деталей на одном станке за один их установ, в частности, электроэрозионной прошивки отверстий малого диаметра на детали и ультразвуковой обработки пазов на ней.The utility model relates to machine tool construction and can be used for electroerosive and ultrasonic processing of a wide range of parts on one machine for one installation, in particular, electroerosive piercing of small diameter holes on a part and ultrasonic processing of grooves on it.

Известен шпиндельный узел для электроэрозионной обработки, содержащий оснащенный приводом вращения переходной вал, на одном конце которого установлена электрически изолированная от него державка, предназначенная для установки вала в инструментальный патрон шпинделя станка, а на другом его конце с возможностью съема установлен электрод-инструмент. Шпиндельный узел также содержит закрепленный на кронштейне и электрически изолированный от него узел электрического щеточного контакта, предназначенный для передачи электрической энергии на вращающийся переходной вал, при этом в полости электрода-инструмента выполнен ориентированный в осевом направлении канал для текучей среды, сообщенный с каналом, выполненным в переходном валу и сообщенным с насосом. На конце переходного вала имеется распыляющий жидкость коллектор, содержащий выходы для жидкости вокруг электрода-инструмента для направления жидкого электролита вдоль электрода-инструмента, Со шпиндельным узлом соединена система насосов, которая подает жидкий электролит в канал электрода-инструмента и в распыляющий жидкость коллектор, Шпиндельный узел также оснащен источником электропитания для подачи электрического потенциала на электрод-инструмент через вращающийся переходной вал и узел электрического щеточного контакта, и на обрабатываемую деталь, (см. патент РФ №2446924, кл. В23Н 7/26, 2012 г.).A spindle assembly for electrical discharge machining is known, comprising an adapter shaft equipped with a rotation drive, at one end of which there is a holder electrically isolated from it, designed to mount the shaft in the tool spindle of the machine spindle, and an electrode tool is mounted on the other end thereof with the possibility of removal. The spindle assembly also comprises an electric brush contact assembly fixed to the bracket and electrically isolated from it, intended for transferring electrical energy to the rotating adapter shaft, while in the cavity of the electrode-tool there is made an axially oriented fluid channel connected to the channel made in adapter shaft and in communication with the pump. At the end of the adapter shaft there is a liquid atomizing collector containing fluid outlets around the tool electrode for guiding the liquid electrolyte along the tool electrode. A pump system is connected to the spindle unit, which supplies liquid electrolyte to the channel of the tool electrode and to the liquid atomizing collector, spindle unit it is also equipped with a power source for supplying electric potential to the electrode-tool through a rotating adapter shaft and an electric brush contact assembly, and the workpiece, (see RF patent No. 2446924, CL B23H 7/26, 2012).

В результате анализа выполнения данного шпиндельного узла необходимо отметить, что его конструкция практически является классической для шпиндельных узлов, которыми оснащаются электроэрозионные станки. Данный узел в составе станка обеспечивает только электроэрозионную обработку деталей, что ограничивает его функциональные возможности. Весьма также существенно, что в известном шпиндельном узле при его работе затруднено удаление шлама из зоны обработки, что снижает качество обработанной поверхности.As a result of the analysis of the implementation of this spindle unit, it should be noted that its design is practically classical for the spindle units that are equipped with EDM machines. This unit as part of the machine provides only electrical discharge machining of parts, which limits its functionality. It is also very significant that in the known spindle unit during its operation it is difficult to remove sludge from the treatment zone, which reduces the quality of the treated surface.

Известна ультразвуковая головка алмазного вращающегося режущего инструмента, содержащая корпус, в котором с возможностью вращения смонтирован шпиндель, оснащенный приводом вращения, включающим электродвигатель, статор которого закреплен на корпусе, а ротор кинематически связан со шпинделем, в шпинделе выполнена торцевая расточка, в которой размещен стакан из изоляционного материала, а в стакане установлен пьезокерамический преобразователь, имеющий возможность соединения с источником питания и место для установки обрабатывающего инструмента.A known ultrasonic head of a diamond rotating cutting tool comprising a housing in which a spindle is mounted rotatably, equipped with a rotation drive including an electric motor, the stator of which is mounted on the housing, and the rotor is kinematically connected to the spindle, an end bore is made in the spindle, in which a glass of insulating material, and a piezoelectric transducer is installed in the glass, having the ability to connect to a power source and a place for installing a processing and strument.

(см. патент РФ на полезную модель №152124, кл. В23Н 7/38, 2015 г. ) - наиболее близкий аналог.(see RF patent for utility model No. 152124, class B23H 7/38, 2015) is the closest analogue.

Известная головка, как и приведенная выше, является узкоспециальной и обеспечивает только ультразвуковую обработку деталей.The known head, as described above, is highly specialized and provides only ultrasonic processing of parts.

Техническим результатом настоящей полезной модели является расширение функциональных возможностей головки за счет обеспечения как электроэрозионной, так и ультразвуковой обработки деталей на одном станке за один их установ.The technical result of this utility model is to expand the functionality of the head by providing both electrical discharge and ultrasonic processing of parts on one machine for one of their installation.

Указанный технический результат обеспечивается тем, что в многофункциональной инструментальной головке, содержащей корпус, в котором с возможностью вращения посредством привода смонтирован шпиндель, в нижней части шпинделя имеется осевая расточка, в которой размещен магнитострикционный преобразователь, новым является то, что на наружной поверхности шпинделя установлены токосъемные кольца, контактирующие со щетками, закрепленными на корпусе и имеющими возможность соединения с ультразвуковым и электроэрозионным генераторами, головка оснащена спреером и переходником, закрепленным на нижнем торце шпинделя, спреер установлен на переходнике с возможностью настроечного перемещения, на нижнем торце переходника имеется место для установки обрабатывающего инструмента, при этом в спреере и переходнике выполнены сообщающиеся каналы, предназначенные для подвода рабочей жидкости в зону обработки.The specified technical result is ensured by the fact that in the multifunctional tool head containing the housing, in which the spindle is mounted rotatably by means of a drive, there is an axial bore in the lower part of the spindle in which the magnetostrictive transducer is placed, new is that collector rings are installed on the outer surface of the spindle rings in contact with brushes mounted on the housing and having the ability to connect with ultrasonic and EDM generators, heads and it is equipped with a sprayer and an adapter mounted on the lower end of the spindle, the sprayer is mounted on the adapter with the possibility of adjusting movement, at the lower end of the adapter there is a place for installing a processing tool, while communicating channels are made in the sprayer and adapter for supplying the working fluid to the treatment zone .

Сущность заявленной полезной модели поясняется графическими материалами, на которых представлена многофункциональная инструментальная головка, осевой разрез.The essence of the claimed utility model is illustrated by graphic materials on which a multifunctional tool head, an axial section, are presented.

Многофункциональная инструментальная головка содержит корпус 1, в котором с возможностью вращения на опорах качения (позициями не обозначены) посредством привода смонтирован шпиндель 2.The multifunctional tool head includes a housing 1, in which the spindle 2 is mounted by means of a drive with the possibility of rotation on the rolling bearings (positions not indicated).

Привод вращения шпинделя выполнен в виде электродвигателя 3, установленного в верхней (в плоскости чертежа) части корпуса 1, статор которого закреплен в корпусе 1, а ротор кинематически (например, посредством муфты) связан с хвостовиком шпинделя 2.The spindle rotation drive is made in the form of an electric motor 3 mounted in the upper (in the drawing plane) part of the housing 1, the stator of which is fixed in the housing 1, and the rotor is kinematically (for example, by means of a coupling) connected to the shank of the spindle 2.

На боковой поверхности шпинделя 2 установленыOn the side surface of the spindle 2 are installed

электроизолированные от него токосъемные кольца 4, к которым поджаты щетки 5, размещенные на корпусе 1 и имеющие возможность соединения с ультразвуковым генератором (не показан) для подвода электропитания к кольцам 4.electrically insulated from it slip rings 4, to which the brushes 5 are pressed, placed on the housing 1 and having the ability to connect with an ultrasonic generator (not shown) to supply power to the rings 4.

На шпинделе 2, с возможностью электрического контакта с ним, размещено токосъемное кольцо 6, предназначенное для подключения к электроэрозионному генератору (не показан) через один из его контактов (не показан).On the spindle 2, with the possibility of electrical contact with it, there is a slip ring 6 designed to be connected to an EDM generator (not shown) through one of its contacts (not shown).

Второй контакт электроэрозионного генератора имеет возможность соединения с обрабатываемой деталью (не показана).The second contact of the EDM generator has the ability to connect with the workpiece (not shown).

В нижнем (в плоскости чертежа) торце шпинделя 2 выполнена осевая расточка, в которой размещен магнитострикционный преобразователь 7.In the lower (in the drawing plane) end face of the spindle 2, an axial bore is made in which the magnetostrictive transducer 7 is placed.

Обрабатывающий инструмент 8 (электроэрозионный или ультразвуковой), имеет возможность установки с возможностью съема на переходнике 9 посредством бобышки 10, для чего на нижнем торце переходника имеется место для установки бобышки 10 с инструментом 8.The processing tool 8 (electroerosive or ultrasonic) has the ability to be installed with the possibility of removal on the adapter 9 by means of the boss 10, for which there is a place for installing the boss 10 with the tool 8 at the lower end of the adapter.

Бобышка 10, в осевом отверстии которой размещен инструмент 8, крепится, например, посредством резьбового соединения, на нижнем торце переходника 9. Переходник 9 имеет резьбовой хвостовик (позицией не обозначен) по своему верхнему торцу. При установке переходника 9 на шпиндель 2 он вворачивается в осевое резьбовое отверстие, выполненное в нижнем торце шпинделя.The boss 10, in the axial hole of which the tool 8 is placed, is fastened, for example, by a threaded connection, to the lower end of the adapter 9. The adapter 9 has a threaded shank (not indicated by the position) at its upper end. When installing the adapter 9 on the spindle 2, it is screwed into the axial threaded hole made in the lower end of the spindle.

На боковую поверхность переходника 9, с возможностью перемещения по ней, надет спреер 11. Механизм удерживания в заданном положении и перемещения спреера выполнен в виде двух кронштейнов (позициями не обозначены) один из которых закреплен на корпусе 1, а второй - на спреере 11. На кронштейнах посредством зажимов размещена стойка 12. Конструкция зажимов обеспечивают возможность перемещения стойки 12 в них и фиксации в заданном положении, что обеспечивает возможность возвратно-поступательного перемещения спреера 11 относительно переходника 9 и фиксации на нем в заданном положении, то есть, заданное положение спреера 11 на переходнике 9 обеспечивается за счет регулирования длины стойки 12 между кронштейнами. Таким образом, стойка 12 позволяет жестко фиксировать и, при необходимости, перемещать спреер 11 вдоль оси переходника 9. Зажимы, используемые для размещения стойки 12, являются стандартными.A sprayer 11 is put on the side surface of the adapter 9, with the possibility of moving along it. The retention mechanism and the movement of the sprayer are made in the form of two brackets (positions are not indicated), one of which is mounted on the housing 1, and the second on the spray 11. the brackets through the clamps placed rack 12. The design of the clamps provides the ability to move the rack 12 in them and fixation in a predetermined position, which allows reciprocating movement of the sprayer 11 relative to the adapter 9 and ixation on it in a predetermined position, that is, a predetermined position of the sprayer 11 on the adapter 9 is provided by adjusting the length of the rack 12 between the brackets. Thus, the rack 12 allows you to rigidly fix and, if necessary, move the sprayer 11 along the axis of the adapter 9. The clamps used to accommodate the rack 12 are standard.

К спрееру 11 подведен трубопровод 13 для рабочей жидкости, которая посредством сообщающихся каналов 14 и 15, выполненных в спреере 11 и переходнике 9, попадает во внутреннюю полость инструмента 8.A piping 13 for the working fluid is connected to the sprayer 11, which, through the communicating channels 14 and 15 made in the sprayer 11 and the adapter 9, enters the internal cavity of the tool 8.

Для комплектации головки используются стандартные узлы и блоки. Так, например, в приводе вращения шпинделя может быть использован электродвигатель модели СЛ369, а в качестве генераторов - генератор ультразвуковой УЗГ-2 и генератор электроэрозионный ДГТ-740-ГИ.To complete the head, standard units and blocks are used. For example, an electric motor of the SL369 model can be used in a spindle rotation drive, and an ultrasonic generator UZG-2 and an electroerosive generator DGT-740-GI can be used as generators.

Многофункциональная инструментальная головка работаетMultifunctional tool head works

следующим образом.in the following way.

Для осуществления электроэрозионной обработки, в осевое резьбовое отверстие шпинделя 2 ввинчивают переходник 9, на наружной поверхности которого закрепляют спреер 11, положение спреера посредством тяги 12 регулируют таким образом, чтобы его канал 14 сообщался с каналом 15 переходника 9. Канал 14 спреера 11 соединяют с трубопроводом 13 подачи рабочей жидкости (электролита).To carry out electrical discharge machining, an adapter 9 is screwed into the axial threaded hole of the spindle 2, on the outer surface of which the sprayer 11 is fixed, the position of the sprayer by means of a rod 12 is adjusted so that its channel 14 communicates with the channel 15 of the adapter 9. The channel 14 of the sprayer 11 is connected to the pipeline 13 supply of working fluid (electrolyte).

На нижний торец переходника 9 крепят бобышку 10 с электродом-инструментом 8, выполненным в виде трубки, полость которой сообщена с каналом 15. Подлежащую обработке деталь (не показана) устанавливают в зажимном приспособлении станка (ультразвукового или электроэрозионного). Головка готова к работе для осуществления электроэрозионной обработки детали.A boss 10 is mounted on the lower end of the adapter 9 with an electrode-tool 8 made in the form of a tube, the cavity of which is in communication with channel 15. The part to be processed (not shown) is installed in the clamping device of the machine (ultrasonic or electroerosive). The head is ready to work for the implementation of electrical discharge machining parts.

Включают (предпочтительно, одновременно):Include (preferably simultaneously):

- электродвигатель 3, который приводит во вращение шпиндель 2 и закрепленную на переходнике 9 бобышку 10 с электродом-инструментом 8;- an electric motor 3, which drives the spindle 2 and the boss 10 mounted on the adapter 9 with the electrode-tool 8;

- подачу рабочей жидкости, которая по трубопроводу 13 подается в зафиксированный стойкой 12 спреер 11 и через сообщающиеся каналы 14 и 15 поступает в полость электрода-инструмента 8 и далее - в зону обработки;- the supply of the working fluid, which is supplied through the pipe 13 to the sprayer 11 fixed by the rack 12 and through the communicating channels 14 and 15 enters the cavity of the electrode-tool 8 and then to the treatment zone;

- генератор электроэрозионный, в результате его включения через щетку (не показана) и токосъемное кольцо 6 электрический разряд подается на инструментальную головку. В результате электрический потенциал от электроэрозионного генератора подается к электроду-инструменту 8 через шпиндель 2, переходник 9, бобышку 10. От второго токоподвода генератора электроэрозионного напряжение подается на обрабатываемую деталь;- electroerosive generator, as a result of its inclusion through a brush (not shown) and a collector ring 6, an electric discharge is supplied to the tool head. As a result, the electric potential from the EDM generator is supplied to the electrode-tool 8 through the spindle 2, adapter 9, boss 10. From the second current supply of the EDM generator, voltage is supplied to the workpiece;

- ультразвуковой генератор, в результате чего осуществляется передача на электрод-инструмент 8 ультразвуковых колебаний от размещенного в шпинделе 2 магнитострикционного преобразователя 7, который подключен к ультразвуковому генератору через кольца 4 и щетки 5.- an ultrasonic generator, as a result of which ultrasonic vibrations are transmitted to the electrode tool 8 from a magnetostrictive transducer 7 located in the spindle 2, which is connected to the ultrasonic generator through rings 4 and brushes 5.

Непосредственное наложение ультразвуковых колебаний на электрод-инструмент 8, его вращение и подача через него рабочей жидкости в зону обработки, способствует наилучшему удалению продуктов эрозии из межэлектродного промежутка, что повышает производительность процесса электроэрозии при сохранении точности обработки.The direct application of ultrasonic vibrations to the electrode-tool 8, its rotation and the supply of working fluid through it to the treatment zone, contributes to the best removal of erosion products from the interelectrode gap, which increases the efficiency of the electroerosion process while maintaining the processing accuracy.

В результате осуществляется электроэрозионная обработка детали.As a result, electrical discharge machining of the part is carried out.

Для осуществления процесса ультразвуковой размерной обработки детали заменяют электрод-инструмент 8 на стандартный алмазный инструмент 8. Электроэрозионный генератор при этом отключен. Включают вращение инструмента и подачу рабочей жидкости в зону обработки. На магнитострикционный преобразователь 7, установленный в шпинделе 2, подают питание от ультразвукового генератора через щетки 5 на токосъемные кольца 4. Ультразвуковые колебания магнитострикционного преобразователя 7 передаются на алмазный инструмент 8 с частотой 18-28 кГц и амплитудой 5-15 мкм через переходник 9 и бобышку 10. В результате осуществляется процесс ультразвуковой обработки детали.To implement the process of ultrasonic dimensional processing of the part, replace the electrode tool 8 with a standard diamond tool 8. The EDM generator is turned off. Turn on the rotation of the tool and the supply of working fluid to the treatment area. The magnetostrictive transducer 7 installed in the spindle 2 is supplied with power from the ultrasonic generator through the brushes 5 to the collector rings 4. The ultrasonic vibrations of the magnetostrictive transducer 7 are transmitted to the diamond tool 8 with a frequency of 18-28 kHz and an amplitude of 5-15 μm through the adapter 9 and the boss 10. As a result, the process of ultrasonic processing of the part is carried out.

Использование данной инструментальной головки позволяет за один установ детали на одном станке осуществить операции электрохимической и ультразвуковой обработки детали, что, кроме расширения функциональных возможностей головки, обеспечивает повышение точности обработки, что особенно важно для конструктивно сложных деталей, используемых в ракетно-космической отрасли.The use of this tool head allows for the installation of a part on one machine to carry out operations of electrochemical and ultrasonic processing of the part, which, in addition to expanding the functionality of the head, provides increased machining accuracy, which is especially important for structurally complex parts used in the space and rocket industry.

Claims

A multifunctional tool head comprising a housing in which a spindle is mounted rotatably by means of a drive, there is an axial bore in the lower part of the spindle, in which a magnetostrictive transducer is placed, characterized in that collector rings are mounted on the outer surface of the spindle in contact with brushes fixed to the housing with the ability to connect with ultrasonic and EDM generators, while the head is equipped with an adapter mounted on the bottom end of the spy dividing and spreerom mounted on the adapter, with the adjusting movement, the bottom end of the adapter configured for installation place of the machining tool, wherein in spreere and adapter are made intercommunicating channels for supplying the working fluid into the processing zone.