СПОСОБ РАЗМЕРНОЙ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ОТВЕРСТИЙ Российский патент 1994 года по МПК B23H3/00 

Изобретение относится к размерной электрохимической обработке и может использоваться при получении сквозных отверстий в тонкостенных деталях.

Известен способ электрохимической перфорации отверстий в тонкостенных заготовках, выполняемый неподвижными электродами-инструментами с размещением обрабатываемой заготовки между двумя трафаретами, при этом прокачку электролита в каждом межэлектродном канале осуществляют в противоположных направлениях. Но этим нельзя исключить выступы на боковых поверхностях прошитых отверстий, к тому же это сложно осуществимо, так как необходимы дополнительные устройства для подачи электролита в каждый межэлектродный канал.

Наиболее близким техническим решением является способ электрохимической перфорации отверстий в тонкостенных заготовках, осуществляемый неподвижными электродами-инструментами с размещением обрабатываемой заготовки между двумя трафаретами.

Однако при данном способе на боковой поверхности отверстия остаются выступы, т.е. имеется значительная погрешность линейного размера отверстия.

Задача предложенного способа - повышение точности обработки, т.е. получение отверстий с ровной боковой поверхностью.

Это достигается тем, что в известном способе электрохимической перфорации отверстий в тонкостенных заготовках, при котором обработку осуществляют электродами-инструментами с наложением с двух сторон на обрабатываемые поверхности заготовки трафаретов, обработку ведут до момента сквозной прошивки отверстий и далее продолжают в течение промежутка времени, определяемого выражением:
t_д= 0,27ln , где К = 0,23...0,95 мм²/мин - характеристика режима ЭХО и обрабатываемого материала; h_з - толщина обрабатываемой заготовки; а_з - начальный межэлектродный зазор;Δ_x- погрешность линейного размера отверстия.

Это позволяет уменьшить высоту выступа на боковой поверхности отверстия за счет концентрации электрического поля и увеличения скорости съема металла на вершине выступа по сравнению с более пологими частями боковой поверхности отверстия. С течением времени происходит равномерное распределение скорости анодного растворения металла по всей боковой поверхности обрабатываемого отверстия.

На фиг.1 приведена принципиальная схема устройства для размерной электрохимической перфорации отверстий; на фиг. 2 - границы обрабатываемого отверстия в различные моменты времени; на фиг.3 - зависимость погрешности линейного размера - диаметра отверстия от времени обработки.

Устройство имеет верхнюю 1 и нижнюю 2 камеры для сбора электролита, которые через входные каналы 3 и 4 для электролита в катодах 5 связаны с межэлектродными промежутками 6 и 7. На обрабатываемую деталь 8, служащую анодом, наложены с двух сторон трафареты 9 с отверстиями 10 круглой формы. Токоподвод 11 и катод 5 отделены друг от друга диэлектрическими прокладками 12 и выходными каналами 13 для электролита.

До начала включения электрохимической установки определяют время сквозной прошивки отверстий t_пр в тонкостенной заготовке и время дальнейшего продолжения обработки отверстий t_д. Так как параметры а_о, k, h_з,Δ_x являются заданными, то время t_пр и t_д и общее время обработки t = t_пр + t_д можно рассчитать на любом микрокалькуляторе.

При работе устройства электролит подается в камеры 1 и 2 и через каналы 3 и 4 поступает в межэлектродные промежутки 6 и 7. С включением источника тока между анодом 8 и катодами 5 создается разность электрических потенциалов. В связи с этим на участках обрабатываемой поверхности, не защищенных трафаретами 9, происходит непрерывное электрохимическое растворение. Электролит с продуктами растворения удаляется через выходные каналы 13 в систему сбора электролита.

Начиная с момента подключения устройства к источнику тока, время сквозной прошивки отверстий t_пр в тонкостенной заготовке и время дальнейшего продолжения обработки отверстий t_д контролируется с помощью секундомера.

Электрохимическую перфорацию отверстий в листовой заготовке из стали 12Х18Н10Т толщиной h_з = 1 мм проводили для следующего режима: напряжение 14 В, начальный межэлектродный зазор а_о = 1 мм, давление на входе в камеры подачи электролита - 0,2 МПа, электролит - 20%-ный водный раствор NaNO₃ при 20^оС. Трафареты, изготовленные из текстолита ПТК ГОСТ 5-78 толщиной 0,2 мм, имели отверстия диаметром 2 мм.

Время сквозной прошивки отверстия, рассчитанное по формуле
t_пр=0,5h , где для заданного режима k = 0,34 мм²/мин составило 1,84 мин.

На практике перфорацию отверстий всегда выполняют с определенной погрешностью диаметра Δ_d=Δ_x, которая определяется как половина разности диаметров отверстия на листовой заготовке под трафаретом и в точке максимального выступа на боковой поверхности.

После сквозной прошивки отверстия время дополнительной обработки с целью получения отверстия с погрешностью диаметра Δ_d= 0,25 мм, рассчитанное по выражению
t_д=0,27ln составило 0,55 мин.

Общее время электрохимической прошивки отверстий составило
t = t_пр + t_д = 2,39 мин.

Начиная с момента сквозной прошивки отверстия, через определенные промежутки времени проводили измерения диаметра отверстия с помощью инструментального микроскопа ММИ-2 (паспортная погрешность 0,005 мм). Границы обрабатываемого отверстия в различные моменты времени t_д (фиг.2) (1-t_д= 0,2 - 0,55 мин, 3 - 1,01 мин, 4 - 1,83 мин) показывают, что продолжение обработки после момента прошивки отверстия приводит к выравниванию боковой поверхности отверстия. При этом погрешность диаметра отверстия Δ_d(фиг.3) в момент прошивки отверстия t_пр равна 0,5 мм и в процессе обработки уменьшается. Таким образом, применение предложенного способа повысило точность обработки в Δ_d(t_пр)/ Δ_d(t_д) = 0,5 мм/0,25 мм = 2 раза.

Использование: при прошивке отверстий в тонколистовых деталях. Сущность изобретения: предложенный способ осуществляют электродами-инструментами с наложением трафаретов с двух сторон на обрабатываемые поверхности заготовки. После момента сквозной прошивки отверстий в заготовке обработку продолжают в течение промежутка времени, определяемого выражением t_д= 0,271a2o

СПОСОБ РАЗМЕРНОЙ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ОТВЕРСТИЙ в тонкостенных заготовках, при котором обрабатываемую заготовку размещают между двумя трафаретами, а процесс обработки осуществляют электродами-инструментами одновременно с двух сторон с прокачкой электролита, отличающийся тем, что при достижении момента сквозной прошивки отверстий обработку продолжают в течение времени, определяемого по формуле
t_д=0,27ln ,
где K = 0,23 - 0,95 мм²/мин;
h_з - толщина заготовки;
a₀ - начальный межэлектродный зазор;
Δd - погрешность диаметра отверстия.