СПОСОБ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ПРОШИВКИ ОТВЕРСТИЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1996 года по МПК B23H3/00 B23H7/22 B23H7/26 

Настоящее изобретение относится к области металлообработки, в частности к способам электрохимической прошивки узких щелей и отверстий в тонкостенных заготовках из высокопрочных сталей и сплавов.

Известен способ электрохимической обработки сквозных отверстий с выходом электрод-инструмента (ЭИ) в технологическую диэлектрическую подложку, при осуществлении которого в качестве материала подложки используют мягкие диэлектрические составы с температурой плавления 100^oC и менее, например парафин, стеарин и смеси на их основе, которые наносят в расплавленном состоянии на поверхность детали [1]
Недостатком известного способа является то, что при выходе ЭИ, в момент вскрытия прошиваемого отверстия, происходит деформация и(или) разрушение подложки и, соответственно, притупление выходной кромки. Недостатком является также невозможность повторного использования подложки, т.е. при каждой прошивке требуется наносить ее заново. Этот недостаток имеет особое значение в условиях серийного и массового производства.

Известен также способ электрохимической трепанации отверстий в деталях из ферромагнитного сплава, при котором заготовку устанавливают на пластину из ферромагнитного материала, намагничивающегося в магнитном поле технологического тока [2]
Недостатком данного способа является анодное растворение (износ) подложки, что неприемлемо для условий крупносерийного и массового производства. Вследствие невозможности обеспечения плотности стыка пластины с заготовкой и возникновения контактной разности потенциалов радиус скругления выходной кромки не удается снизить до величин меньших 0,01 мм.

Известен способ электрохимической прошивки отверстий (прототип), при котором заготовку в области сердцевины будущего отверстия соединяют (например, склеивают) с электроизоляционной прокладкой, а по окончании прошивки удаляют с детали вместе с оставшейся сердцевиной [3]
При осуществлении данного способа в момент вскрытия отверстия электролит заполняет полость, расположенную в диэлектрической подложке, под торцевой рабочей поверхностью ЭИ. Это приводит к интенсивному скруглению выходной кромки отверстия в период вскрытия отверстия и технологического перебега ЭИ.

Известен электрод-инструмент [4] предназначенный для обработки пазов в неподвижных ножах электробритв, состоящий из оправки и рабочего элемента, выполненного цельным из металлической фольги в виде круговой мембраны с центральным отверстием и формообразующими элементами (перемычками) вокруг него, закрепленного за центральную и периферийную части.

Недостатком электрода-инструмента является низкое качество прорезаемых пазов и малая производительность из-за неравномерного неконтролируемого натяжения перемычек, плохой промывки межэлектродного зазора при обработке и отсутствия защиты от растворения поверхностей заготовки, не подлежащих обработке.

Известен электрод-инструмент (прототип) [5] состоящий из державки, корпуса и перемычек, выполненных в виде натянутых проволочек и объединенных в легкосъемный блок.

Недостатком этого электрода-инструмента является значительное притупление выходных кромок прорезаемых пазов (щелей) бреющей решетки из-за отсутствия защиты от растворения поверхностей, не подлежащих обработке. Этому в значительной степени способствует выход формообразующих перемычек после прорезки пазов в канал, образованный поверхностью базирующего элемента и внутренней (обрабатываемой) поверхностью заготовки, который заполнен электролитом.

Следствием описанных недостатков является необходимость назначения технологических припусков по внутренней поверхности решетки (0,04.0,08 мм) - на притирку до образования острых режущих кромок.

Необходимость удаления притиркой большого припуска увеличивает трудоемкость изготовления ножей.

Задачей изобретения является повышение качества изделий путем уменьшения величины скругления выходных кромок и снижение трудоемкости их изготовления в условиях массового производства.

Поставленная задача решается тем, что электрохимическую прошивку отверстия осуществляют вибрирующим электрод-инструментом на импульсном токе без прерывания его в фазе наибольшего сближения ЭИ и заготовки с использованием диэлектрической подложки, причем согласно изобретению на диэлектрическую подложку, которую закрепляют на элементе базирования (столе станка), устанавливают заготовку, обеспечивая герметичное ее прилегание к подложке в местах образования выходных кромок прошиваемых отверстий и начинают электрохимическую обработку на режиме, обеспечивающем наибольшую производительность процесса и далее, после врезания ЭИ на глубину меньшую толщины заготовки на величину равновесного торцевого зазора, прекращают рабочую подачу ЭИ и устанавливают режим обработки, обеспечивающий наибольшую локализацию процесса и выдерживают ЭИ в этом положении до полного вскрытия отверстий (щелей) и образования заданных радиусов выходных кромок.

В устройстве для осуществления предлагаемого способа электрохимического прошивания отверстий, содержащем державку, корпус с центральным каналом для подачи электролита, формообразующие элементы перемычки и элемент базирования заготовки, согласно изобретению, элемент базирования снабжен диэлектрической подложкой, обеспечивающей герметичное прилегание обрабатываемой поверхности заготовки со стороны образования выходных кромок прошиваемых отверстий (щелей) к торцу элемента базирования.

Указанное техническое решение обеспечивает защиту выходных кромок прошиваемых отверстий от притупления за счет герметичного прилегания к ним кольца из диэлектрического материала в течение всего времени действия тока. В результате этого величина радиуса скругления (притупления) выходной кромки не превышает 0,005 мм. Для условий массового производства несомненным преимуществом является возможность многократного использования подложки и отсутствие ее износа.

Техническое решение с аналогичными признаками в общедоступных источниках информации не обнаружено.

Предложение поясняется приведенным чертежом, где изображен осевой разрез устройства.

Устройство содержит державку 1, корпус 2 и формообразующие элементы-перемычки в виде блока, который крепится гайкой и винтом 3, блок перемычек из внутреннего 4 и наружного 5 колец, на которых жестко закреплены концы предварительно натянутых перемычек 6. Для закрепления обрабатываемой заготовки устройство содержит элемент базирования 7, который снабжен диэлектрической подложкой 8, обеспечивающей герметичное прилегание обрабатываемой поверхности заготовки со стороны образования выходных кромок прошиваемых отверстий (щелей) к торцу элемента базирования.

Устройство работает следующим образом (конкретный пример осуществления). Перед началом одновременной электрохимической прошивки 90 пазов шириной 0,25 мм в тонкостенной заготовке неподвижного ножа роторной электробритвы толщиной h₃ 0,1 мм из закаленной стали 40Х13 выставляют начальный межэлектродный торцевой зазор (S_t) между формообразующими элементами-перемычками и обрабатываемой торцевой поверхностью заготовки, например S_t 0,03 мм. Устанавливают режим обработки, обеспечивающий наибольшую производительность, например:
Напряжение на МЭП(U) 73
Давление электролита на входе в МЭП(Р) 50 кПа
Частота вибрации ЭИ(f) 50 Гц
Длительность импульса (τ_i) 6 мс
Сдвиг фазы нижнего положения ЭИ относительно максимума импульса тока - (Φ) - +5^°;
Электролит 7% NaNO₃.

Электролит подается в зону обработки через отверстия державки 1 и корпуса 2.

Включается рабочая подача, которая, при достижении равновесного торцевого МЭЗ S_t 0,008 0,01 мм, составляет V 0,18 0,2 мм/мин. При достижении глубины прошивки h_п h₃ S_t рабочую подачу ЭИ прекращают и устанавливают режим обработки, обеспечивающий наибольшую локализацию процесса, например:
Напряжение на МЭП(U) 63
Давление электролита на входе в МЭП(Р) 50 кПа
Частота вибрации ЭИ(f) 50 Гц
Длительность импульса (τ_i) 2 мс
Сдвиг фазы нижнего положения ЭИ относительно максимума импульса тока - (Φ) - +10^°
На данном режиме производят выдержку в течение t 5 c, что позволяет обеспечить полное вскрытие прошиваемого паза и образование выходной кромки с радиусом 2 3 мкм.

Затем станок выключают, отводят ЭИ в исходную позицию и снимают обработанную деталь со станка.

Использование: изобретение относится к способам электрохимической прошивки узких щелей и отверстий в тонкостенных заготовках из высокопрочных сталей и сплавов. Сущность изобретения: заготовку, например, тонкостенную заготовку неподвижного ножа роторной электробритвы, устанавливают на диэлектрической подложке, обеспечивая прилегание к подложке внутренней поверхности заготовки в местах образования выходных кромок прошиваемых отверстий. Обработку ведут на импульсном токе на режимах, обеспечивающих наибольшую производительность процесса. После врезания вибрирующего электрода-инструмента (ЭИ) на глубину, меньшую толщины заготовки на величину, равную равновесному торцевому зазору, прекращают рабочую подачу ЭИ и устанавливают режим обработки, обеспечивающий наибольшую локализацию процесса. ЭИ выдерживают в этом положении до полного вскрытия отверстия и образования заданного радиуса выходной кромки. В качестве ЭИ может быть использован инструмент, содержащий державку, корпус с центральным каналом для подачи электролита и формообразующие элементы-перемычки. Диэлектрическую подложку закрепляют на элементе базирования. Все это обеспечивает защиту выходных кромок прошиваемых отверстий от притупления и возможность многократного использования подложки. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ электрохимической прошивки отверстий, при котором заготовку предварительно устанавливают на диэлектрическую подложку, отличающийся тем, что обеспечивают герметичное прилегание заготовки к подложке в местах образования выходных кромок прошиваемых отверстий и начинают электрохимическую обработку вибрирующим электродом-инструментом на импульсном токе на режиме, обеспечивающем наибольшую производительность процесса, после врезания электрода-инструмента на глубину, меньшую толщины заготовки на величину равновесного торцевого зазора, прекращают рабочую подачу электрода-инструмента, устанавливают режим обработки, обеспечивающий наибольшую локализацию процесса, и выдерживают электрод-инструмент в этом положении до полного вскрытия отверстия и образования заданного радиуса выходной кромки. 2. Устройство для электрохимической прошивки отверстий, содержащее державку, корпус с центральным каналом для подачи электролита, формообразующие элементы-перемычки и элемент для базирования заготовки, отличающееся тем, что элемент для базирования заготовки снабжен диэлектрической подложкой, предназначенной для обеспечения герметичного прилегания заготовки к подложке в местах образования выходных кромок прошиваемых отверстий.