Echipament pentru prelucrarea simultană a structurilor de găuri şI microgăuri prin electroeroziune asistată de ultrasunete

Invenţia se referă la un echipament pentru prelucrarea simultană a structurilor de găuri şi microgăuri, prin electroeroziune asistată de ultrasunete, care se montează pe capul de lucru al unei maşini de prelucrare prin electroeroziune volumică. Echipamentul conform invenţiei are în componenţă o placă superioară cu canale în formă de T, pe care se asamblează în diferite poziţii, în funcţie de dispunerea găurilor sau microgăurilor prelucrate simultan, mai multe module de prelucrare prin electroeroziune a găurilor şi microgăurilor, şi care au o flanşă intermediară, staţionară, ce prezintă un ştuţ lateral, prin care se face injecţia lichidului dielectric prin nişte canale axiale, şi care au în capăt nişte electrozi-sculă tubulari, pentru găuri, şi filiformi, sau, respectiv, tubulari, pentru microgăuri, care execută mişcări de avans şi retragere, şi o mişcare de rotaţie în jurul axei proprii, şi care preiau mişcarea de rotaţie de la un motoreductor poziţionat pe o placă verticală laterală, prevăzută cu nişte găuri ovale, care permit modificarea poziţiei verticale a motoreductorului în funcţie de lungimea modulelor şi care transmite mişcarea de rotaţie printr-o curea dinţată, tensionată cu un întinzător poziţionat pe canalele în formă de T, la nişte roţi dinţate, un modul de activare ultrasonică, pe care se asamblează, la partea sa inferioară, nişte discuri cu dimensiuni diferite, care vibrează cu frecvenţă ultrasonică, astfel încât periferia discului, constituind un antinod, să oscileze cu amplitudine maximă în apropierea electrozilor-sculă.

microgăuri; electroeroziune; ultrasunete.

Domeniul tehnologiilor de prelucrare avansate sau neconvenționale are o dezvoltare accelerată datorită capacității de a concentra energia de diverse tipuri (mecanică, electrică, termică, chimică) pe spații foarte mici, răspunzând provocării tehnologice de ultra-miniaturizare impusă de Industria 4.0.
Problema tehnică pe care o rezolvă invenţia constă în prelucrarea simultană cu productivitate ridicată a unor găuri și microgăuri dispuse în diferite poziții pe suprafața frontală a semifabricatului, spălare eficientă cu lichid dielectric a interstițiului de prelucrare, calitate ridicată a suprafeței prelucrate și reglarea perpendicularității axelor electrozilor- sculă în raport cu suprafața frontală a semifabricatului.
Echipamentul de prelucrare simultană a structurilor de găuri și microgăuri prin electroeroziune asistată de ultrasunete, conform invenţiei rezolvă problema tehnică menţionată prin aceea că:
– crește calitatea suprafeței prelucrate prin electroeroziune datorită mișcării de rotație a electrodului-sculă în interiorul alezajului prelucrat; aceasta asigură o dispersie a energiei descărcării pe suprafață prelucrată, precum și uniformizarea circulației lichidului dielectric în interstițiul de prelucrare;
– injecția lichidului dielectric la prelucrarea simultană a găurilor se face prin interiorul electrozilor-sculă, montați fiecare pe un modul care are prevăzut un orificiu axial de spălare, coaxial cu acela din interiorul electrodului-sculă;
– crește substanțial productivitatea prin prelucrarea electroerozivă simultană a găurilor și microgăurilor și asistarea prelucrării cu vibrația ultrasonică a unui disc a cărui extremitate se află în proximitatea zonei de lucru și care extremitate constituie un punct antinodal (ventru) care oscilează cu amplitudine maximă;
– amplitudinea de oscilație nu este limitată de mărimea interstițiului de prelucrare, mișcare oscilatorie producându-se în afara interstițiului de prelucrare, generându-se astfel presiune acustică foarte ridicată datorită cavitației ultrasonice; – cavitația ultrasonică produsă în zona de lucru permite prelevarea suplimentară de material din semifabricat aflat în stare lichidă sau solidă;
– îmbunătățește spălarea în zona de lucru la prelucrarea simultană a microgăurilor prin plasarea în proximitate a discului care vibrează cu frecvență ultrasonică și care creează o presiune acustică de valoare mare, care facilitează evacuarea particulelor prelevate din interstițiul de prelucrare.

Echipamentul pentru prelucrarea simultană a structurilor de găuri și microgăuri prin electroeroziune asistată de ultrasunete prezintă următoarele avantaje:
– crește productivitatea prin prelucrarea simultană a găurilor și microgăurilor;
– crește calitatea suprafeței prelucrate a găurilor și microgăurilor datorită mișcării rotative a electrozilor-sculă; aceasta produce uniformizarea curgerii lichidului dielectric în interstițiul de prelucrare și disiparea energiei descărcării pe suprafață mai mare;
– prelucrarea unor găuri și microgăuri având axe cu dispunere diferită prin utilizarea unor module de lucru, care conțin electrozii-sculă și care se pot monta în poziții diferite pe capul de lucru;
– crește productivitatea prin asistarea cu ultrasunete care asigură prelevare suplimentară de material;
– construcția simplă a lanțului ultrasonic de activare, care nu conține electrodul-sculă;
– vibrație cu amplitudine mare a discului aflat la capătul lanțului ultrasonic, care nu este limitată de mărimea interstițiului de prelucrare; se produce astfel o presiune acustică ridicată în proximitatea zonei de lucru prin cavitație indusă ultrasonic;
– permite spălarea eficientă a interstițiilor de prelucrare prin efectul produs de cavitația ultrasonică;
– asigură reglarea perpendicularității electrozilor-sculă pe suprafața frontală a semifabricatului și conservarea acesteia, utilizând suprafețe sferice conjugate pentru ajustarea poziției, șuruburi și arcuri.

În domeniul tehnologiilor de prelucrare există o preocupare majoră și continuă la nivel mondial, în contextul Industriei 4.0, pentru ultra-miniaturizare și obținerea suprafețelor de complexitate ridicată crescândă (microprelucrări) și calitate ridicată a suprafeței prelucrate (rugozitate și integritate a stratului superficial), electroeroziunea cu cinematică
complexă (micro-electroeroziune) răspunzând cerințelor prin asistarea cu ultrasunete, care îmbunătățește spectaculos performanțele tehnologice; în zona asiatică, există un interes deosebit pentru procedee cu energii concentrate (electroeroziune, electrochimie, laser, ultrasunete etc.) destinate obținerii suprafețelor de tipul specificat anterior; prin urmare, există o piață externă, dar și internă în creștere în acest domeniu, ceea ce constituie un determinant pentru transferul tehnologic al unor tehnologii de acest tip care vizează aceste piețe, aflate într-un ritm susținut de dezvoltare, unde se pot găsi surse de finanțare corespunzătoare; menționăm că realizarea și utilizarea echipamentului nu presupune investiții mari, utilizând mașini de electroeroziune existente.

Brevet acordat
Titlu: ECHIPAMENT PENTRU PRELUCRAREA SIMULTANĂ A STRUCTURILOR DE GĂURI ŞI MICROGĂURI PRIN ELECTROEROZIUNE ASISTATĂ DE ULTRASUNETE
Data de prioritate: 2015-07-23
Număr Brevet: RO130680 (B1) 2022-06-30

Colaborarea solicitată: contract de cercetare și dezvoltare, dezvoltare în comun
Max: 100 caractere
Stadiul de dezvoltare este sub forma de prototip (TRL3) cu ajutorul căruia s-au făcut probe preliminare, care au demonstrat o creștere a stabilității procesului, productivității cu cel puțin 100% și reducerea rugozității cu până la 50% față de prelucrarea fără asistare cu ultrasunete.
Valorificarea tehnologiei obtinute printr-un contract de licenta acordata unui partener economic interesat, cu posibilitatea continuării unei colaborari pe baza de contract de cercetare, pentru creșterea nivelui TRL al tehnologiei de la nivelul din faza actuală de dezvoltare (TRL 3) la produs vandabil.

Serviciul Inovare și Transfer Tehnologic
Splaiul Independenței, nr.313, R408, București,Romania Tel: +4021 402 9584
Email: sitt@upb.ro, alexandru.marin@upb.ro