Способ обработки внутренней поверхности изделий и устройство для его осуществления Советский патент 1989 года по МПК B24C5/00 

fall

1 14

Изобретение относится к области прецизионной обработки материалов и может быть использовано при финишных операциях очистки и доводки внутренних поверхностей деталей.

Цель изобретения - повышение качества обработки поверхности.

На фиг. 1 дано устройство, общий вид; на фиг. 2 - электрическая схема устройства.

Устройство содержит разъемные корпусные детали 1 и 2. В корпусную деталь 1 вмонтированы два электрода- катод 3 цилиндрической формы по оси корпусной детали и второй электрод для создания инициирующего разряда, состоящий из проводника 4 в контакте с электродом 5 в виде шайбы. Электроды 6 в качестве анодов симметрично расположены вокруг катода 3 попарно во взаимно перпендикулярных плоскостях. В корпусной детали 2 выполнены два посадочных места - одно для расположения обрабатываемой детали 7, другое для центрального изолятора 8, в котором выполнен канал 9 в виде отверстия, переходящего к выходу на усеченный конус 10. Сквозь деталь 2 и изолятор 8 проходят симметрично расположенные вокруг оси канала трубопроводы 11 для подачи абразива, ка показано на фиг. 1 стрелками. Между электродами 6 и 5 расположена изоляционная прокладка 12. Рабочие поверхности электродов 6 и катода 3 расположены на поверхности шарового сегмента 13, центр которого совпадает с центром круга на входе канала 9. К корпусной детали 2 прикреплен датчик 14, представляющий собой контакт между парой проводников - неподвижным П1 и подвижным П2 из пластинчатой пружины (фиг. 2). Детали 3, 5, 6, 8 и 12 изготовлены из эрот зионноустойчивых материалов и по мере износа, в процессе эксплуатации, они легко могут быть заменены, а катод 3 и электрод 6 подаются вдоль своей оси на величину износа.

Приведенная на фиг. 2 электрическая схема состоит из трех цепей одна для формирования рабочих импульсов электрического разряда, состоящая из зарядного сопротивления R. 1 и ряда индуктивно-емкостных L1С , ячеек, составляющего искусственную линию, которая через контакты Р1 реле Р соединяется с анодом 15. Ко

0

5

0

5

0

5

0

5

0

личество этих цепей соответствует числу анодов 15-18. Другая цепь служит для образования инициирующего импульса высокого напряжения и состоит из зарядного сопротивления г, накопительной емкости С, контактов Р5 реле Р, импульсного трансформатора Тр, разделительной емкости Ср, соединенной с электродом 19. Третья цепь - цепь управления, которая состоит из реле Р, контактов Пf и Пг и ключа Кл.

Устройство с электрической схемой работает следующим образом.

Накопительные емкости С ,,-С 4 и С через балластные сопротивления R1-R4 и г предварительно заряжают. Затем замыканием контактов ключа Кл на обмотку реле Р подают ток, реле срабатывает и его нормально открытые контакты Р,-Р5 замыкаются. При этом все искусственные линии LC электрически соединяются с анодами 15-18 (фиг. 1, аноды 6), а накопительная емкость С - с первичной обмоткой импульсного трансформатора Тр.

Разряд емкости С на обмотку трансформатора формирует импульс высокого напряжения на его вторичной обмотке, который через разделительную емкость Ср подается на электрод 19. Осуществляется пробой промежутка между электродом 19 и катодом К (фиг.1, электрод 3), в результате чего возникает инициирующий разряд, выброс плазмы которого обеспечивает пробой промежутка между электродами 15-18 и катодом К1 (фиг. 1, аноды 6 и катод 3), что приводит к образованию импульса электрического разряда прямоугольной формы с крутым передним фронтом на указанном межэлектродном промежутке, Импульс тока вызывает интенсивное выделение паров металла с поверхностей катода 3 и анодов 6 в виде потоков струй, направленных в сторону канала 9 (фиг. 1).

Синхронное образование струй, расположение рабочих поверхностей электродов на поверхности шарового сегмента 13, а также симметричное расположение анодов вокруг оси катода обеспечивают фокусировку результирующего потока паров металла в центр круга входа канала 9. Эти условия, а также крутой передний фронт им- пульса тока обеспечивают резкое возрастание давления паов металла на входе канала, что в свою.очередь

314

приводит к скачкообразному возникновению большого перепада давления между входом и последующей зоной канала 9. В результате этих процессов формируется передний фронт импульса давления газопаровой смеси большой крутизны и с повышенным градиентом вдоль оси канала. В целом импульс давления у входа в канал 9 формиру- ется в основном в течение длительности импульса тока. Прямая связь параметров импульсов тока и давления дает возможность менять величину последнего в широком диапазоне зна- чений.

Взрывообразный прорыв газопаровой смеси.в канал из-за большой крутизны переднего фронта и повышенного градиента импульса давления образует в нем поток повышенной скорости, увлекая частицы абразива, поступающие в зону потока по трубопроводам 11. В канале при этом происходит равномерное объемное смешивание частиц с агентЪм потока, что приводит к улучшению гидродинамической структуры потока абразивных частиц.

Известно, что при движении газов по цилиндрическому каналу наибольшую .скорость потока приобретает в осевой зоне. Поэтому для выравнивания скоростей частиц по сечению, канала, а- также изменения направления их движения в сторону обрабатываемой де- тали 7 поток направляют к выходу канала в форме усеченного конуса 10 в сторону большего основания. Таким образом, удается повысить конечные скорости абразивных частиц и улуч- шить гидродинамическую структуру их потока, что приводит к росту эффективности воздействия потока на обрабатываемую поверхность.

Работа устройства с электричес- кой схемой и происходящие при этом процессы описаны при единичном- импульсе электрического разряда. Формирование последующих импульсов тока и, следовательно, давления осущест- вляется с помощью датчика обратной связи П15 Па (фиг. 2).Так, передний фронт потока, образованного предыдущим импульсов давления, достигает поверхности пластинчатой пружины П2 и размыкает контакты между П., и П. При этом прерывается электрическая цепь схемы управления обмотка реле обесточивается, что приводит к разI

мыканию всех его контактов Р(. З период, пока существует поток, .проиходит заряд накопительных емкостей и С. В момент окончания потока, что соответствует заднему фронту импульса давления, пружина возвращается в исходное положение, и контакты между П1 и Пг замыкаются, что обеспечивает ток через обмотку реле Р и, следовательно, включение его контактов Р,-Р5, и процессы повторяются. Следует указать, что для генерирования следующих последовательностей импульсов электрического тока могут быть применены другие схемные решения. Так, схема на фиг. 2 является одним из самых простых вариантов и используется для осуществления и наглядной иллюстрации происходящих в данном случае процессов.

Наибольшую эффективность предложенное техническое решение приобретает при обработке внутренних поверхностей отверстий малых размеров (диаметром менее I мм). Такие отверстия, полученные, например, электрохимическим, ультразвуковым, электроэрозионным или другими мокрыми методами, нуждаются практически во всех случаях в финишных операциях очистки от продуктов разложения среды, разрушения материала, абразива и заусенцев.Так как с уменьшением диаметра отверстий резко возрастает в них гидродинамическое сопротивление потоку газов, это вызывает необходимость применения импульсных давлений с высоким градиентом вдоль оси потока для повышения его конечных скоростей и, следовательно, взвешенных в нем частиц абразива.

Предложенные способ и устройство были использованы для обработки внутренних поверхностей отверстий малого диаметра, полученных с помощью электроэрозионной прошивки и вырезания. При этом в устройстве (фиг. I) в качестве материала электродов 3 и 6 был использован вольфрам, электрод 5 изготовлен из твердого сплава типа ВК60М, изолятор 8 - из керамики, корпусные детали I и 2 - из второпласта. Диаметр электродов 3 и 6 составил около I мм. Число искусственных LC линий соответствовало количеству электродов 6 и было равно 4. Общая величина накопйтельной емкости для каждой линии составила 800 мкФ, индуктивность - 40 мкГн, напряжение - 400 В.

Были обработаны отверстия диаметром от 0,25 до 5 мм глубиной до 2- 5 мм в миниатюрных деталях .из твердого сплава, нержавеющей стали, меди, латуни. В качестве абразива был использован порошок карбида бора М5. Полная очистка поверхности отверстий от продуктов разложения рабочей среды, разрушения материалов детали и заусенцев наступала при обработке 2-5 импульсами в зависимости от величины отверстия соответственно 5- 0,25 мм в диаметре.

Формула изобретения

1. Способ обработки внутренней поверхности изделий, при котором изменяют траекторию и скорость перемещения воздушно-абразивного потока, о тличаю. щий ся тем, что,с целью повышения качества обработки, скорость перемещения воздушно-абразивного потока изменяют импульсом давления газопаровой смеси с крутым

передним фронтом и повышенным градиентом вдоль оси потока, при этом импульс давления создают синхронно- формируемым импульсом электрического разряда прямоугольной формы.

2. Устройство для обработки внутренней поверхности изделий, содержа5

щее корпус с расположенным в нём каналом для воздушно-абразивного потока с выходным соплом и средство для изменения траектории и скорости перемещения воздушно-абразивного потока, отличающееся тем, что, с целью повышения качества обработки, средство для изменения траектории и скорости выполнено в виде электродов, один из которых расположен по оси канала, на входе которого выполнен усеченный конус, а остальные электроды противоположной полярности расположены симметрично вокруг первого и их рабочие поверх- 5 ности образуют шаровой сегмент, центр которого расположен в центре круга меньшего основания усеченного кону-, са, а большее основание образуют ос0

нования шарового сегмента.

Изобретение относится к прецизионной обработке материалов и может быть найти применение при финишных операциях очистки и доводки поверхностей детали. Цель изобретения - повышение эффективности и качества обработки внутренних поверхностей тел вращения за счет роста конечных скоростей потока воздушно-абразивной смеси, создаваемого импульсом давления с большой крутизной переднего фронта и повышенным градиентом вдоль оси потока. При этом импульс давления создают с помощью импульса электрического разряда прямоугольной формы с крутым передним фронтом, а каждый последующий импульс тока формируют сигналом обратной связи от заднего фронта импульса давления. Достижению указанных параметров давления способствует специальное устройство в виде шарового сегмента 13 и электродов 3,6, торцы которых расположены на поверхности шарового сегмента с центром круга на входе канала, заканчивающегося усеченным конусом 10. 2 с.п. ф-лы,2 ил.

« 1S