СПОСОБ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО ПОЛУЧЕННЫХ ОТВЕРСТИЙ МАЛОГО ДИАМЕТРА Российский патент 2008 года по МПК B23H7/00 B23H9/00 

Изобретение относится к электрофизическим и электрохимическим методам обработки отверстий.

Известен способ обработки отверстий неподвижным электродом-инструментом (Смоленцев В.П. Технология электрохимической обработки внутренних поверхностей. М: Машиностроение, 1978, С.6). Электрод-инструмент представляет собой стержень, рабочей частью которого является боковая поверхность. Прокачку электролита осуществляют через зазор между стержнем и заготовкой.

К недостаткам данного способа относится то, что гидродинамика процесса не обеспечивает стабильного массовыноса по длине обрабатываемой поверхности, и продукты анодного растворения удаляются неполностью, соответственно не возможен равномерный съем материала по длине заготовки, что оказывает негативное воздействие на точность обработки и качество обработанной поверхности.

Известен способ электрохимической обработки отверстия с поступательным движением электрода-инструмента (Смоленцев В.П. Технология электрохимической обработки внутренних поверхностей. М: Машиностроение, 1978, С.7), представляющего собой стержень, имеющий форму отверстия в заготовке и обеспечивающий постоянный зазор между электродом и обрабатываемой поверхностью. Подачу электролита осуществляют по боковой поверхности отверстия вдоль движения катода-инструмента.

Недостатками данного способа являются низкая точность отверстий из-за растравливания обработанной поверхности и возможность короткого замыкания.

Известен также способ электрохимической обработки внутренних цилиндрических поверхностей (Авторское свидетельство СССР №1692779, кл. В23Н 3/04, 1991). Обработку производят электродом-инструментом, состоящим из рабочих участков и нерабочих изолированных участков, перемещаемым вдоль обрабатываемой поверхности. Развертка на плоскости рабочих участков электрода-инструмента представляет собой коаксиальные кольца, каждое из которых состоит из наружного нетокопроводящего кольца и внутреннего токопроводящего кольца. Электрод-инструмент фиксируют по внутренней поверхности заготовки. Подвод и отвод электролита осуществляют через отверстия в базе электрода-инструмента.

Недостатком данного способа является сложность конструкции электрода-инструмента и невозможность прокачки электролита при обработке отверстий малого диаметра.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ электрохимической обработки предварительно обработанного отверстия по схеме прошивки (Черепанов Ю.П., Самецкий Б.И. Электрохимическая обработка в машиностроении. М: Машиностроение, 1972, С.9), при котором обработку ведут трубчатым электродом-инструментом, рабочей частью которого является бурт. Рабочую подачу электрода-инструмента осуществляют внутрь отверстия. При этом электролит поступает в рабочую зону через центральный канал электрода-инструмента, а отвод - через боковую поверхность. Для улучшения качества поверхности отверстия обработку ведут при высоких плотностях тока.

К недостаткам известного способа относится то, что в результате гидродинамики процесса и больших плотностей тока, сопровождающихся повышением токов рассеяния, происходит растрав входной кромки отверстия. Также наличие в конструкции электрода-инструмента бурта, который является рабочей частью, приводит к тому, что окончание растворения материала происходит в «застойной» зоне (Черепанов Ю.П., Самецкий Б.И. Электрохимическая обработка в машиностроении. М: Машиностроение, 1972, С.22) и зоне, где низкая скорость течения электролита, а также характеризующейся неравномерностью потока электролита в зоне обработки.

Установлено, что при получении предварительных отверстий сверлением или методом электроэрозионной обработки на обработанной поверхности имеется дефектный слой, толщина которого может достигать нескольких десятков микрометров. В результате после электрохимической обработки известными способами наблюдается неполное удаление дефектного слоя, наличие больших микронеровностей и растрава поверхности во входной кромке отверстия, а также остатки шлама по длине канала, что существенно влияет на точность и качество обработанной поверхности.

Задача изобретения - повышение точности и качества обработки предварительно обработанных отверстий малого диаметра от 0,5 мм до 3 мм и при отношении глубины отверстия к диаметру до 20 за счет изменения технологических параметров, гидродинамики потока электролита и конструктивных решений электрода-инструмента.

Поставленная задача достигается тем, что по способу электрохимической обработки предварительно полученных отверстий малого диаметра, включающему обработку трубчатым электродом-инструментом, изолированным по боковой поверхности с подачей вглубь отверстия по схеме прошивки, согласно изобретению обработку проводят торцовой поверхностью электрода-инструмента, электролит подают в рабочую зону через раннее полученное отверстие навстречу подаче электрода-инструмента, а отвод электролита и шлама осуществляют через зазор между электродом-инструментом и заготовкой, а также через центральное отверстие в электроде-инструменте, при этом величину рабочего напряжения увеличивают по мере заглубления электрода-инструмента от 10...15 В до 20...25 В.

В отличие от прототипа обработку осуществляют торцовой поверхностью электрода-инструмента, что влияет на локальность процесса, за счет сосредоточения тока вблизи торца электрода-инструмента. По данному способу подвод электролита в рабочую зону производят через раннее полученное отверстие навстречу подаче электрода-инструмента, а отвод электролита и шлама осуществляют через зазор между электродом-инструментом и заготовкой, а также через центральное отверстие в электроде-инструменте. Такая гидродинамика процесса обеспечивает высокую скорость течения электролита в зоне обработки, хорошую эвакуацию продуктов обработки и отсутствие шлама на поверхности внутри отверстия. Окончание обработки в каждой точке отверстия происходит при максимальной плотности тока. Электрохимическое растворение слоя материала вдоль канала отверстия ведут путем увеличения технологического напряжения: на входе в отверстие напряжение составляет 10...15 В. Когда электрод-инструмент заглублен в отверстие на расстояние l=d_отв, напряжение составляет 20...25 В. При таких условиях реализации способа начальное рабочее напряжение на входе в отверстие характеризуется небольшими токами рассеяния, которые уменьшают растрав поверхности. При таком регулировании рабочего напряжения достигается уменьшение растрава поверхности во входной кромке отверстия и удаление слоя материала по всей длине канала, тем самым увеличивается точность и качество поверхности.

Пример конкретной реализации способа.

Предлагаемый способ электрохимической обработки предварительно полученных отверстий реализован при электрохимической обработке деталей из жаропрочного сплава ЖС32-ВИ. Отверстия диаметром 1,1...1,2 мм и длиной 12 мм предварительно получены электроэрозионной обработкой, в результате на боковых поверхностях имеется дефектный слой толщиной до 30 мкм, являющийся концентратором напряжений, который в процессе высоких нагрузок приводит к появлению трещин. Электрохимическую обработку проводили на электрохимическом копировально-прошивочном станке с постоянным током в электролите 20% NaNO₃. Обработку вели трубчатым электродом-инструментом с изоляцией по боковой поверхности. Рабочей частью являлся торец электрода-инструмента, наружный диаметр которого составлял 0,85 мм, а диаметр центрального канала в электроде 0,6 мм. Подвод электролита осуществляли навстречу рабочей подаче электрода-инструмента, а отвод - по боковой поверхности, а также через центральный канал электрода-инструмента. Обработку начинали при напряжении U=12 В, затем при заглублении электрода-инструмента на глубину 1 мм подавали технологическое напряжение в U=24 В. Параметры режимов изменялись в следующем диапазоне: давление электролита 0,4...0,5 МПа, рабочая подача электрода-инструмента - 7 мм/мин, сила тока 4 А, плотность тока 13,84...27,68 А/мм². Значение диаметра обработанного отверстия составило 1,2...1,3 мм. При этом растрава и наличия шлама на поверхности не наблюдалось. В то же время дефектный слой удален полностью.

По сравнению с известными способами электрохимической обработки предлагаемое изобретение обеспечивает улучшение технологических показателей обработки малых отверстий за счет технологических параметров и гидродинамики процесса.

Способ включает обработку трубчатым электродом-инструментом, изолированным по боковой поверхности с подачей вглубь отверстия по схеме прошивки. Для повышения точности и качества обработки предварительно обработанных отверстий малого диаметра от 0,5 мм до 3 мм при отношении глубины отверстия к диаметру до 20 ее проводят торцовой поверхностью электрода-инструмента, электролит подают в рабочую зону через раннее полученное отверстие навстречу подаче электрода-инструмента, а отвод электролита и шлама осуществляют через зазор между электродом-инструментом и заготовкой, а также через центральное отверстие в электроде-инструменте, при этом величину рабочего напряжения увеличивают по мере заглубления электрода-инструмента от 10...15 В до 20...25 В для уменьшения растрава поверхности во входной кромке отверстия и удаления слоя материала по всей длине канала.

Способ электрохимической обработки отверстий малого диаметра, включающий обработку трубчатым электродом-инструментом, изолированным по боковой поверхности с подачей вглубь отверстия по схеме прошивки, отличающийся тем, что обработку проводят торцевой поверхностью электрода-инструмента, электролит подают в рабочую зону через отверстие навстречу подаче электрода-инструмента, а отвод электролита и шлама осуществляют через зазор между электродом-инструментом и заготовкой, а также через центральный канал в электроде-инструменте, при этом величину рабочего напряжения увеличивают по мере заглубления электрода-инструмента от 10...15 до 20...25 В.