Способ электрохимической размерной обработки Советский патент 1992 года по МПК B23H3/02 

Изобретение относится к электрофизическим и электрохимическим методам обработки и, в частности, касается электрохимической размерной обработки.

Цель изобретения - повышение производительности обработки путем оптимизации условий Электрохимического растворения в рабочем цикле.

На фиг. 1-3 приведены диаграммы токов и напряжений, поясняющие предлагаемый способ; на фиг. 4 - блок-схема устройства для его реализации; на фиг. 5 - временные диаграммы работы устройства.

В начале обработки (фиг, 1) на кривой напряжения (U) нет провала. Оптимальным является подача импульса технологического тока (I) симметрично относительно момента наибольшего сближения электродов (Змин).

При углублении электрода-инструмента в заготовку (фиг. 2) на кривой напряжения (U) появляется провал, причем выброс напряжения после момента наибольшего сближения больше, чем при сближении электродов, что говорит о том, что сопротивление электролита на участке сближения меньше, и оптимальная зона, соответственно, смещена к моменту сближения электродов. Оптимальным будет подача импульса тока с опережением относительно момента наибольшего сближения электродов (на фиг. 2 показано пунктиром).

Условия протекания электролита через зазор могут быть таковы, что вследствие турбулентных явлений сопротивление промежутка на участке сближения электродов больше, чем на участке разведения (фиг. 3), что проявляется в виде большего выброса напряжения в начале импульса. Оптимальным будет сместить импульс тока вправо до выравнивания величины выбросов (на фиг. 3 показано пунктиром).

Необходимо отметить, что большое разнообразие электродов-инструментов (и соответственно различных вариантов гидродинамических условий), а также различные свойства источника питания приводят к тому, что форма импульсов в начале обработки может отличаться от изображен(Л

С

ч

Сл)

Ј 00 00

«3U

ной на фиг. 1, но во всех случаях в начале обработки оптимальным будет совмещение с максимумом напряжения с моментом максимального сближения электродов друг к другу,

Изменения формы кривой импульса напряжения с физической точки зрения можно объяснить следующим образом.

По мере углубления электрода-инструмента в заготовку гидравлическое сопротивление межэлектродного промежутка увеличивается. При сближении электродов происходит сжатие электролита, что создает оптимальные условия обработки (фиг. 2 . При разведении электродов происходит разрежение, что ухудшает условия обработки, т.е. оптимальная зона смещается в сторону времени сближения электродов. Соответственно и импульс напряжения желательно сместить в сторону оптимальных гидродинамических условий, причем о величине оптимального смещения импульса можно судить по величине максимумов напряжения до момента максимального сближения электродов и после него.

После смещения импульс напряжения станет несимметричным относительно момента времени максимального сближения электродов, но свидетельством нахождения импульса в оптимальной зоне электрохимической обработки служит равенство максимумов напряжения до момента максимального сближения электродов и после него.

Однако при дальнейшем увеличении разницы между моментом времени минимального зазора и моментом времени подачи импульса напряжения оптимальная зона смещается в сторону больших межэлектродных зазоров, поэтому гидравлические потери уменьшаются, скорость истечения электролита увеличивается и может возникнуть турбулентное течение электролита. В результате возникновения кавитационных явлений электрическое сопротивление межэлектродного промежутка увеличивается, что проявляется в выбросе импульса напряжения при сближении электродов (фиг, 3).

Поэтому момент подачи импульсного напряжения сближают к моменту времени минимального межэлектродного зазора, причем сближают эти моменты до тех пор, пока выбросы импульсного напряжения при сближении и удалении электродов не станут равными друг с другом (пунктирные линии на фиг. 2 и 3).

На фиг. 4 показан пример автоматического осуществления способа при использо- вании управляемого источника

технологического тока, т.е. источника, у которого форма и длительность импульса задаются управляющим сигналом.

Схема состоит из датчика Т, установленного на валу двигателя вибратора, к выходу которого подключена схема управления ключами 2 и генератор 3 пилообразного напряжения. Схема управления ключами управляет ключами 4-7.

Напряжение межэлектродного промежутка подается через ключи 4 и 5 и диоды 8 и 9 на конденсаторы 10 и 11 и входы дифференциального усилителя 12. Вход дифференциального усиления 12 через ключ 1

подключен к входу интегратора 13, выход которого подключен к входу компаратора 14, К второму входу компаратора 14 подключен выход генератора 3 пилообразного напряжения. Выход компаратора подключен к

входу устройства формирования управляющего сигнала источника 15 технологического тока С датчика 1 поступают прямоугольные импульсы, синхронные вибрации электрода-инструмента, причем один

из фронтов (например, задний) совпадает с моментом максимального сближения электродов.

Схема управления ключами 2 состоит из задержек, срабатывающих от фронтов импульсов, поступающих на ее вход. Ключ 4 замкнут до момента максимального сближения электродов Ключ 5 ЗЭМКЧУГ после момента максимального сближения электродов. На конденсаторе 10 запоминаегся максимальное значение напряжения до максимального сближения электродов. На конденсаторе 11 запоминается максимальное значение напряжения после момента максимального сближения

электродов.

При напряжении на конденсаторе 10 выше, чем на конденсаторе 11, на выходе дифференциального усилителя 12 отрицательное напряжение, в противном случае положительное. После окончания импульса технологического тока на короткое время замыкается ключ 7 и результат сравнения поступает на вход интегратора 13. Интегратор изменяет напряжение на своем выходе.

После размыкания ключа 7 замыкаются ключи 6 и происходит сброс напряжения конденсаторов 10-и 11, подготавливается следующий цикл измерения.

Напряжение на выходе интегратора задает момент включения импульса технологического тока известным методом - путем сравнения напряжения с пилообразным напряжением, синхронным с вибрацией электродов.

Временные диаграммы работы устройства показаны на фиг. 5, где S - график изменения межэлектродного промежутка; i - технологический ток (величина, задаваемая источником технологического тока); U - напряжение межэлектродного промежутка (величина, определяемая током и сопротивлением межэлектродного промежутка); Uk - напряжения на конденсаторах 10 и 11 соответственно; DBX - напряжение, поступающее на вход интегратора 13; Увых - напряжение на выходе интегратора 13; Ur напряжение генератора 3 пилообразного напряжения.

Способ реализуется следующим образом.

В начале обработки середина импульса технологического тока совпадает с максимальным сближением электродов. По мере углубления электрода-инструмента в заготовку начинают изменяться условия обработки и выброс напряжения во второй части импульса становится больше, чем в первой. Конденсатор 11 заряжается больше, чем конденсатор 10.

В момент замыкания ключа 7 на выходе усилителя 12 напряжение положительное и тем больше, чем больше разность напряжений на конденсаторах 10 и 11. За время, пока замкнут ключ 7, напряжение на интеграторе уменьшается на величину, зависящую от входного напряжения. Момент сравнения пилообразного напряжения с напряжением интегратора наступает раньше, соответственно раньше происходит и формирование импульса технологического тока. Сдвиг импульса технологического тока относительно фазы вибрации приводит к получению оптимальных условий обработки.

Пример. Производят электрохимическую обработку стали 40X13 в 10%-ном водном растворе азотнокислого натрия на глубину 10 мм с использованием электрода- инструмента площадью 150 м на станке СЭП-902А. Режим обработки следующий: Частота импульсов напряжений и колебаний электрода- инструмента, Гц50 Длительность импульсов напряжения, мс7 Амплитуда колебания электрода-инструмента, мм0,2 Амплитуда импульса напряжения в момент максимального сближения электродов, В 10

Давление электролита на входе межэлектродного промежутка, МПа0,25 Температура электролита в баке, °С 18

В начале обработки, в момент врезания

электрода-инструмента в заготовку до глубины 0,3-0,5 мм, максимальное значение выброса импульса напряжения совмещают с моментом максимального сближения

электродов путем смещения импульса напряжения относительно этого момента в сторону опережения или запаздывания, Затем по мере углубления электрода-инструмента в заготовку и образования выбросов

импульсного напряжения на участках сближения и удаления электродов поддерживают равенство этих выбросов. Импульс напряжения смещается в сторону опережения момента максимального сближения

электродов, если выброс напряжения при сближении электродов меньше, чем выброс напряжения при их удалении, и смещается импульс напряжения в сторону запаздывания, если этот выброс при сближении выше,

чем выброс напряжения при удалении электродов.

Проведенные замеры размеров обработанных полостей показали высокие технологические показатели электрохимической

обработки с использованием предлагаемого способа: скорость подачи 0,5 мм/мин, т.е. увеличилась на 17%, точность копирования электрода-инструмента в пределах 0,01- 0,03 мм, стабильность размеров пяти обработанных полостей в пределах ±0,01 мм. шероховатость поверхности в пределах Ra 1,25-0,32 мкм.

Формула изобретения Способ электрохимической размерной

обработки, в котором при использовании импульсного источника напряжения с подающей вольтамперной характеристикой обработку выполняют при вибрации одного из электродов и подаче импульсов напряжения

в фазе сближения электродов, при этом контролируют текущее значение напряжения импульсов, особо выделяя вопросы напряжения на участках сближения и разведения электродов, отличающийся тем, что,

с целью повышения производительности, регулируют момент подачи импульсов относительно момента максимального сближения электродов, при этом задерживают подачу импульса при преобладании выбросов напряжения на участке сближения и подают импульсное напряжение с опереже нием при преобладании выбросов на участ ке разведения.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к электрохимической размерной обработке. Цель изобретения - повышение производительности путем регулировки фазы подачи тока при колебаниях электрода-инструмента. Используют импульсный источник питания, подающий импульсы в моменты сближения электрода-инструмента при его колебаниях. Наблюдают текущее значение напряжения на межэлектродном промежутке, особо выделяя выбросы напряжения на участках сближения и разведения электродов. При этом задерживают подачу импульса при преобладании выбросов на участке сближения или подают импульс с опережением при преобладании выбросов на участке разведения, 5 ил.

с

Риг.1

Фи.г.2

Риг.З

Фиг. 5