СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ СЛОЖНОЙ ФОРМЫ Российский патент 2013 года по МПК B23H3/00 B23H9/00 

Изобретение относится к металлообработке, в частности к способам размерной электрохимической обработки (ЭХО) деталей из высокопрочных сталей и сплавов, и может быть использовано для изготовления деталей со сложным рельефом поверхности и сложным наружным контуром, например, управляющих рулей, лопастей, крыльев управляемых ракет, турбинных лопаток и т.п.

Известен способ изготовления (см. В.А.Голавачев, Б.И.Петров, В.Г.Филимошин и В.А.Шманев. «Электрохимическая размерная обработка деталей сложной формы». М.: Машиностроение, 1989 г., с.92-96), принятый за прототип. Способ включает механическую обработку заготовки, подготовку поверхности заготовки под электрохимическую обработку и электрохимическую обработку (ЭХО) заготовки, окончательную механическую обработку. Заготовку закрепляют за замковую часть и технологическую бобышку в приспособлении станка и электрохимическим способом формируют рельеф пера детали с двух сторон рельефными катодами, имеющими на торцевой рабочей поверхности рельеф, обратный рельефу пера детали. После электрохимической обработки отрезают технологическую бобышку и механически обрабатывают профиль замковой части.

Недостатком прототипа является необходимость крепления заготовки за замковую часть, невозможность при этом одновременно формировать электрохимической обработкой профиль пера детали и замковую часть детали. Отсутствие фиксации детали по боковой кромке профиля пера детали вызывает при утонении заготовки за счет электрохимического съема металла в конце электрохимической обработки деформацию пера детали от действия гидродинамических сил, проявляющуюся в закрутке пера детали относительно замковой части и изгибе детали относительно продольной оси и, в конечном итоге, отклонение от размеров детали, электрохимическая обработка деталей с недостаточной жесткостью по данному способу становится неприемлемой.

Изобретением решается задача: повышение точности и качества деталей и уменьшение окончательной механической обработки.

Технический результат, получаемый при осуществлении предлагаемого изобретения, заключается в электрохимическом формообразовании всего рельефа детали в заготовке с максимальным приближением к размерам чертежа детали и уменьшении последующей механической обработки, а также в обеспечении возможности электрохимической обработки деталей с недостаточной жесткостью.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе изготовления деталей сложной формы, включающем механическую обработку заготовки, подготовку поверхности под электрохимическую обработку и электрохимическую обработку заготовки с двух сторон с обеспечением наружного рельефа поверхности детали за счет рельефа поверхности двух катодов-инструментов, а толщины детали за счет глубины обработки и окончательную механическую обработку, новым является то, что электрохимическая обработка ведется по всей поверхности детали с формированием замкнутого наружного контура детали и обрамляющей замкнутый наружный контур детали замкнутой технологической перемычки, удерживающей обрабатываемую деталь в периферийной части заготовки в исходном положении до завершения процесса электрохимической обработки и осуществляющей токоподвод к детали.

Для обеспечения электрохимической обработки деталей с недостаточной жесткостью при обработке второй стороны детали может быть использовано поддерживающее приспособление, опорная поверхность которого получена электрохимической обработкой мастер-катодом, применяемым для изготовления катода, предназначенного для обработки первой стороны детали.

Технические решения с признаками, отличающими заявляемое техническое решение от прототипа, не известны и явным образом из уровня техники не следуют. Это позволяет считать, что заявляемое решение является новым и обладает изобретательским уровнем.

Способ изготовления деталей сложной формы заключается в том, что заготовку подвергают предварительной механической обработке только по двум плоскостям, сверлят два сквозных центрирующих отверстия за пределами зоны электрохимической обработки для позиционирования с приспособлением, проводят подготовку поверхности заготовки под электрохимическую обработку, заключающуюся в пескоструйной обработке заготовки, выполняют размерную электрохимическую обработку с получением окончательного рельефа и контура детали с формированием замкнутой технологической перемычки, затем отделяют деталь от периферийной части заготовки по технологической перемычке любым способом, например вырубкой в штампе.

Технологическую перемычку выполняют шириной f=0,5÷1,5 мм и толщиной в конце обработки t=0,1÷0,3 мм для обеспечения жесткости перемычки и осуществления токоподвода к детали, а угол α между перемычкой - дном канавки и боковой стенкой канавки - сопрягаемой плоскостью периферийной части заготовки выполняют не менее 120° для свободного удаления продуктов электрохимического растворения.

Экспериментально установлено, что перемычка шириной f=0,5÷1,5 мм и толщиной в конце обработки t=0,1÷0,3 мм наиболее оптимальна для обработки деталей с различным профилем, а также угол α не менее 120° между перемычкой и сопрягаемой плоскостью периферийной части заготовки гарантирует полное удаление продуктов электрохимического растворения из зоны электрохимической обработки.

Способ поясняется чертежами, где изображено:

на фиг.1 - заготовка, установленная в приспособлении на столе станка;

на фиг.2 - схема расположения заготовки и катод-инструмента для обработки первой стороны заготовки в конце электрохимической обработки первой стороны заготовки;

на фиг.3 - схема расположения заготовки и катод-инструмента в конце электрохимической обработки второй стороны заготовки;

на фиг.4 - схема расположения заготовки, катод-инструмента для случая электрохимической обработки второй стороны заготовки с использованием поддерживающего приспособления.

Способ реализуется следующим образом.

Обрабатываемую заготовку 1 устанавливают базирующими отверстиями 2 и 3 на базирующие штифты 4 и 5 и зажимают прижимами 6 и 7 приспособления 8, установленного на столе станка 9.

Начинают обработку первой стороны заготовки 1. При наладке станка катод-инструмент 10 выставляют относительно базирующих штифтов 4 и 5 приспособления 8, чем обеспечивают позиционирование катод-инструмента 10 относительно заготовки 1. Катод-инструмент 10 имеет по наружному контуру поясок 11 шириной d=0,5÷1,5 мм и сопряженную с ним под углом α=120° периферийную поверхность 12. При электрохимической обработке катод-инструментом 10 формируют поверхность 13 первой стороны детали и канавку 14 шириной f=0,5÷1,5 мм, обратную пояску 11 катод-инструмента 10, обрамляющую поверхность 13 первой стороны детали по ее периферийной части в заготовке.

Затем обрабатывают вторую сторону заготовки. При наладке станка катод-инструмент 15 выставляют относительно базирующих штифтов 4 и 5 приспособления 8, чем обеспечивают позиционирование катод-инструмента 15 относительно заготовки 1. Катод-инструмент 15 имеет по наружному контуру поясок 16 шириной d=0,5÷1,5 мм и сопряженную с ним под углом α=120° периферийную поверхность 17. При электрохимической обработке катод-инструментом 15 формируют поверхность 18 второй стороны детали и канавку 19 шириной f=0,5÷1,5 мм, обратную пояску 16 катод-инструмента 15, обрамляющую поверхность 18 второй стороны детали по ее периферийной части в заготовке 1. Образуется технологическая перемычка 20 шириной f=0,5÷1,5 мм и толщиной в конце обработки t=0,1÷0,3 мм, удерживающая формируемую деталь 21 в исходном положении.

Для обеспечения электрохимической обработки деталей с недостаточной жесткостью при обработке второй стороны заготовки 1 используют поддерживающее приспособление 22, устанавливаемое между заготовкой 1 и приспособлением 8 на базирующие штифты 4 и 5 и закрепляемое совместно с заготовкой 1 прижимами 6 и 7. Катод-инструмент 15 имеет по наружному контуру поясок 16 шириной d=0,5÷1,5 мм и сопряженную с ним под углом α=120° периферийную поверхность 17. При электрохимической обработке катод-инструментом 15 формируют поверхность 18 второй стороны детали и канавку 19 шириной f=0,5÷1,5 мм, обратную пояску 16 катод-инструмента 15, обрамляющую поверхность 18 второй стороны детали по ее периферийной части в заготовке 1. Образуется технологическая перемычка 20 шириной f=0,5÷1,5 мм и толщиной в конце обработки t=0,1÷0,3 мм, удерживающая формируемую деталь 21 в исходном положении. Дополнительно заготовка 1 поверхностью 13 опирается на поверхность 23 поддерживающего приспособления 22.

Пример использования.

Предлагаемый способ используется на ОАО «ЗиД» при электрохимическом изготовлении лопастей 9М 1190101001 из стали 09Х16Н4Б с площадью обработки каждой стороны заготовки 80 см² и рулей 9М 1200200093 из стали 20Х13 с площадью обработки каждой стороны заготовки 80 см² на копировально-прошивочных станках ТЭ-ХО-8000 с программной установкой режимов обработки.

При изготовлении детали 9М1190101001 партию заготовок вырубают из листа металла 09Х16Н4Б. Правят заготовки по двум параллельным поверхностям. Сверлят в каждой заготовке два сквозных базирующих отверстия за пределами зоны электрохимической обработки, Проводят пескоструйную обработку заготовки для подготовки поверхности заготовки под электрохимическую обработку. Устанавливают заготовку базирующими отверстиями на фиксирующие штифты приспособления и зажимают прижимами в приспособлении на столе станка ТЭХО-8000. Закрепляют катод-инструмент для обработки первой стороны заготовки на электрододержателе станка с позиционированием относительно штифтов приспособления. Проводят электрохимическую обработку первой стороны заготовки с формированием катод-инструментом в заготовке рельефа первой стороны детали и технологической канавки. Выполняют электрохимическую обработку первой стороны заготовки всей партии заготовок. После электрохимической обработки первой стороны всей партии заготовок заменяют катод-инструмент для обработки первой стороны заготовки на катод-инструмент для обработки второй стороны заготовки. Позиционируют катод-инструмент для электрохимической обработки второй стороны заготовки относительно штифтов приспособления и аналогично электрохимической обработке первой стороны заготовки проводят электрохимическую обработку второй стороны заготовки с формированием рельефа второй стороны детали и технологической канавки в заготовке. Между технологическими канавками образуется технологическая перемычка, удерживающая формируемую электрохимической обработкой деталь в исходном положении до завершения процесса электрохимической обработки и осуществляющая токоподвод к детали, формируемой электрохимической обработкой в заготовке. Вырубкой в штампе отделяют сформированную в заготовке деталь от технологической перемычки.

Пример использования способа с применением поддерживающего приспособления.

При изготовлении детали 9М 1200200093 партию заготовок вырубают из листа металла 20Х13. Правят заготовки по двум параллельным поверхностям. Сверлят в каждой заготовке два сквозных базирующих отверстия за пределами зоны электрохимической обработки. Проводят пескоструйную обработку заготовки для подготовки поверхности заготовки под электрохимическую обработку. Устанавливают заготовку базирующими отверстиями на фиксирующие штифты приспособления и зажимают прижимами в приспособлении на столе станка ТЭХО-8000. Закрепляют катод-инструмент для обработки первой стороны заготовки на электрододержателе станка с позиционированием относительно штифтов приспособления. Проводят электрохимическую обработку первой стороны с формированием катод-инструментом в заготовке рельефа первой стороны детали и технологической канавки. Выполняют электрохимическую обработку первой стороны заготовки всей партии заготовок. После электрохимической обработки первой стороны всей партии заготовок заменяют катод-инструмент для обработки первой стороны заготовки на катод-инструмент для обработки второй стороны. Позиционируют катод-инструмент для электрохимической обработки второй стороны заготовки относительно штифтов приспособления. Устанавливают поддерживающее приспособление, исключающее деформацию детали в процессе электрохимической обработки. После этого аналогично электрохимической обработке первой стороны заготовки проводят электрохимическую обработку второй стороны заготовки с формированием рельефа второй стороны детали и технологической канавки в заготовке. Между технологическими канавками образуется технологическая перемычка, удерживающая формируемую электрохимической обработкой деталь в исходном положении до завершения процесса электрохимической обработки и осуществляющая токоподвод к детали, формируемой электрохимической обработкой в заготовке. Вырубкой в штампе отделяют сформированную в заготовке деталь от технологической перемычки.

Изобретение относится к размерной электрохимической обработке деталей из высокопрочных сталей и сплавов и может быть использовано для изготовления деталей со сложным рельефом поверхности и сложным наружным контуром, например, управляющих рулей, лопастей, крыльев управляемых ракет, турбинных лопаток и т.п. В способе осуществляют механическую обработку заготовки, подготовку поверхности под электрохимическую обработку и электрохимическую обработку заготовки с двух сторон с обеспечением наружного рельефа поверхности детали посредством двух катодов-инструментов, выполненных с рельефом поверхности, и обеспечением толщины детали - за счет глубины обработки, и окончательную механическую обработку. Электрохимической обработкой формируют замкнутый наружный контур детали и обрамляющую замкнутый наружный контур детали замкнутую технологическую перемычку, при этом обрабатываемую деталь до завершения процесса электрохимической обработки удерживают в исходном положении в периферийной части заготовки посредством упомянутой технологической перемычки, по которой осуществляют токоподвод к детали. Изобретение позволяет повысить точность и качество формируемого рельефа детали и уменьшить последующую механическую обработку, а также позволяет осуществлять электрохимическую обработку деталей с недостаточной жесткостью. 1 з.п. ф-лы, 4 ил., 2 пр.

1. Способ изготовления деталей сложной формы, включающий механическую обработку заготовки, подготовку поверхности под электрохимическую обработку и электрохимическую обработку заготовки с двух сторон с обеспечением наружного рельефа поверхности детали посредством двух катодов-инструментов, выполненных с рельефом поверхности, и обеспечением толщины детали - за счет глубины обработки, и окончательную механическую обработку, отличающийся тем, что электрохимическую обработку ведут по всей поверхности детали, при которой формируют замкнутый наружный контур детали и обрамляющую замкнутый наружный контур детали замкнутую технологическую перемычку, при этом обрабатываемую деталь до завершения процесса электрохимической обработки удерживают в исходном положении в периферийной части заготовки посредством упомянутой технологической перемычки, посредством которой осуществляют токоподвод к детали.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при обработке второй стороны детали используют поддерживающее приспособление, опорная поверхность которого получена электрохимической обработкой катодом, применяемым для изготовления катода, предназначенного для обработки первой стороны детали.