Способ импульсной электрохимической размерной обработки

 

Союз Советсиих

Социалистических

Республик (1)1002123

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (Sl ) Дополнительное к ввт. свнд-ву (22)Заявлено 11 12 81(21) -3363371/25 08 (51)М. Кл.

В 23 P 1/04 с присоединением заявкн №

Гееударстрееме квинтет

СССР (23) Приоритет (53) У,П,К 621.9; .047 (088.8) Опубликовано 07.03.83. бюллетень № 9

" де делам взебретевв» и етарьпий

Дата опубликования описания 09.03.83 (72) Автор . изобретения

В. А. Гастев

Тульский ордена Трудового Красного Знаме институт (7l) Заявитель (5 ) CnOCOE ИМПУЛ,СНОЙ ПЕКТРО МИ «ЕСКОЙ

РАЗМЕРНОЙ ОБРАБОТКИ

Изобретение относится к области алектрофизической и электрохимической обработки и может быть использовано при формообразовании сложных поверхностей.

Известны способы электрохимической

5 размерной обработки импульсным током с разведением электродов в период пропускания импульса 11.

Известные способы позволяют повысить точность формообразования за счет сокрашения времени прппускания техноло гического тока, что позволяет снизить неравномерность локальных условий элек; тролиэа.

Известен также способ, по которому формообразование ведут при движении электрода-инструмента от изделия и сов мешают момент подачи импульса технологического тока с ыоментом достижения заданного минимального межэлектрод го ного зазора 2 .

Данный способ позволяет повысить точность обработки за счет обеспечения возможности ведения пропесса на малых зазорах и существенно снизить вероятность возникновения коротких замыканий, но не исчерпывает возможностей повышения точности.

Недостатком данного способа являет- ся неблагоприятность г щродииамического режима в межэлектродном промежутке при пропускании импульса тока вследствие вытеснения электролита выделяюшимся при электролизе газом. Количество и скорость вытесняемого электролита возрастает в направлении от пентра к

1 периферии межэлектройиого пространства.

Разнипа скоростей электролита в разлия- ных точках обрабатываемой поверхности и приводит к неравномерности локальных скоростей растворения и увеличению погрешности обработки.

Целью изобретения является повышение точности электрохимической размерной обработки.

Поставленная пель достигается тем, что при обработке с разведением алектродов при наложении импульса техноло100212Й гического тока разведение электродов производят с переменной скоростью, причем значение скорости определяют из соотношения 4l

P где Vp - скорость разведения электродов;

% - скорость объемного выделения газа на поверхности электрода; о

F - площадь обрабатываемой поверО хности.

Скорость разведения электродов в момент включения импульса технологического тока изменяю до значения, при котороМ вытеснение электролита выделяющим« ся газом прекращается и в период пропускания импульса ее регулируют по закону, обеспечивающему неподвижность межэлектродной среды. 20

На фиг. 1 показана схема вытеснения электролита из межэпектродного пространства при обработке по способу-прототипу; на фиг. 2 — состояние электролита и прикатодного газового слоя при обработке по предлагаемому способу; на фиг. 3 - пример конкретной реализации предлагаемого способа. На чертежах обозначено 1,2-электроды, 3 — электролит, 4 — прикатодный газовый Зд слой, Ф - объемная скорость выделения газа на поверхности катода, F - шпiшадь обрабатываемой поверхности, М,скорость разведения электродов, Чскорость перемещения границы газ-элен» тролит, Ч вЂ” скорость течения вытес35 э няемого электролита, R — радиус электрода, Г - текущая координата, у — перемещение электрода в период прохождения импульса, 1 -, 8 — расчетные точки на

f 1

46 границах элементарных участков, Акасательные к расчетной траектории, Брасчетная траектория отведения электроАВПри электролизе газ (водород) выделяется в виде пузырьков на поверхности

45 катода и образует прикатодный слой. Не прерывное выделение газа при пропуска» нии технологического тока приводит к возрастанию давления внутри прикатодного слоя и его объемному расширению со скоростью %. Граница газ-электролит

-,ри этом перемешаются со скоростью, рав ной разности скоростей разведения электро дов и расширения газового слоя в направлен нии подачи (фиг. 1). Последняя определя-. И ется как частное от деления скорости объе- много расширения выделяющегося газа на плошадь обработки. Перемещение границы

4 газ-электролит вызывает вытеснение электролита нз межэлектродного пространства.

При этом через кольцевое сечение радиуса в единицу времени проходит объем электролита, равный произведению площади ограниченного сечения круга на скорость перемещения границы газ-элен» тролит. Скорость движения электролита равна частному от деления этого объема на площадь кольцевого сечения. Ввиду того, что с увеличением г площадь круга и ограничивающее его сечение возрастают соответственно в квадратичной и прямой зависимостях, скорость вытесняемого электролита IIo длине межэлектродного канала. непостоянна и увеличивается от центра к периферии, что создает неравномерность условий обработки. Кроме того, сам факт движения электролита приводит к переносу продуктов растворения и повышению их концентрации в направлении движения электролита, что дополнительно снижает равномерность условий обработки.

Наибольшая равномерность условий обработки достигается, если электролит в межэлектродном пространстве при пропускании импульса технологического тока неподвижен.С этой целью в момент включе ния импульса скорость разведения электродов уравнивают со скоростью расширения прикатодного газового слоя в направлении подачи, т.е. Я = (фиг. 2).

% о

При этом скорость границы газ-электролит .становится равной О и вытеснение электролита предотвращается. Ввиду непостоянства мгновенного значения тока в импульсе скорость въщеления газа на катодной поверхности в период прохождения импульса изменяется, вызывая перемещение границы газ-электролит, вытеснение и движение электролита. Для обеопечения неподвижности электролита в период прохождения импульса скорость разведения электродов регулируют в соответствии с изменением объемной ско рости выделения газа.

Скорость выделения газа при электролизе определяется силой технологического тока. Поэтому для упрошения управления процессом обработки скорость разведения электродов при прохождении импульса технологического тока регулируют пропорционально мгновенному значению тока в импульсе.

Предлагаемый способ может быть применен для обработки с прямоугольны5 t00 ми импульсами напряжения. При разведении электродов увеличивается межалектродный зазор, что даже при постоянстве напряжения в импульсе: вызывает умень шение мгновенного значения силы тока и объемной скорости выделения водорода..Задача реализапии предлагаемого способа сводится к определению закономерности регулирования скорости разведения электродов, что может быть осуществлено с помощью известных формул.

Масса водорода, выделяющегося на по.верхности катода ! — 3.Ь (1) где 3 - сила технологического тока;

- время, Р - число ФарадеяС учетом значения молярного объема газа на поверхности катода при нормаль ных условиях (Рн =0,1 МПа) выделяется объем водорода

v„, - ° . <2>.

22,4m

Скорость объемного выделения водорода при нагнетании электролита под давлением P составляет щ Н

P 112

Рэ F

6 (5) Закон изменения. скорости разведения

% алектродов определяется условием /

Рнч 11,2

P Р Р т.е. скорость разведения электродов необходимо регулировать пропорционально мгновенному значению плотности тока ) в импульсе. За интервал времени д1 зазор при разведении электродов изменяется На величину VP Q t Плотность тока при атом определяется как

Я о р

\ где 0 - напряжение на электродах;

Х вЂ” удельная электропроводность электролита

5p — значение межэлектродного зазора в момент включения импуль са .ФО

Принимая h4 достаточно малым, можно

" получить значения скорости разведения и зазора для отдельных элементарных участков перемещения электрода. При расчете для каждого последующего элементарного участка величина начального межэлектродного зазора Sp принимается равной конечному на предыдущем. Подстановкой (5) в (4} получаем уравнение, корни которого определяют значение скорости разведения электродов на элементарном участке ю +в - \)

o.P РР

С пелью определения точностных возможностей npepnaraeMoro. способа .произведена сравнительная обработка полости плос= кой круговой формы радиуса В = 50 мм на глубину 2 мм по предлагаемому способу и по способу-прототипу, т.е. без регулирования скорости разведения электродов в период пропускания импульса технологического тока. Обработка производилась при следующих условиях: состав алектролита — 15% gaCQ, давление

35 .1МПа, напряжение в импульсе - постоянное 10В, время движения на элемента ном участке Ь1 1,002 с, длительность импульса 16 мс. Были рассчитаны скорости движения алектрода на элементар

40 ных участках и величины зазора в их конечных точках. Результаты расчета сведены в таблииу.

0,13

0,15

12,5

11,3

0,18

10,0

9,0

8,5

8,0

0,24

7,5

0,25

7,0

% точки

Чр мм/с

39,9

Vpé1, -мм

0,079

0,025

0,022

0,020

0,01 8

0,01 7

0,016

0,01 5

Sp, мм

0,20, 0,22

0,23

2З 8 ческой размерной обработки на 2(;)-30% и снизить трудоемкость обработки слож- . ных поверхностей. 3а базовый объект принят способ электрохимической размерной обработки импульсным током, при котором импульс включают при разведении электродов в момент достижения минимальной величины заданного межэлектродного зазора.

Преимущество заявляемого способа цо сравнению с базовым заключается в повышении точности обработки и снижение трудоемкости доводочных операций.

Способ импульсной электрохимической размерной обработки с разведением электродов при наложении импульса техно логического тока, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности обработки, разведение электродов производят с переменным значением ско-рости разведения, причем значение скороср ти определяют по формуле

1Й

v,=

7 10021

Расчетным путем, используя основное уравнение следящего гидроусилителя, уотановлено, что требуемый закон движения с 10Ъ-ной точностью аппроксимиру ется траекторией, которую совершает j пииоль следящего гидроусилителя, движущаяся со скоростью 39,9 мм/с и рас- согласованием 0,12 мм при внезапной остановке ведущего звена. Диаметр цилиндра гидроусилителя )3 =80 мм, следящего золотника 8 25 мм, давление маола Р„„:4 МПа, начальная" ширина щелей золотника. ho=0,01 мм, передаточное

4 отношение жесткой обратной связи

2,8, Обработка производилась на стан- ке, оснащенном гидроусилителем с .указанными параметрами по циклической схеме. При обработке обоими способами после касания движение привода реверсировалось и осуществлялось разведение алек-20 . тродов со скоростью 39,9 мм/с, При достижении зазора.5 0,05 мм при обработке, по предлагаемому способу включался технологический ток импульсом длительностью 16 мс, при достижении зазора 0,13 мм шаговый двигатель, уп. равляющий гидроусилителем, выключался, и пиноль продолжала двигаться, умень-. шая рассогласование привода с 0,13 мм до О, по траектории, близкой к таблич- 30 ной. При обработке по способу-прототипу движения пиноли в период прохождения импульса .продолжалось с постоянной скоростью. Отклонение от формы катода (. (плоскости) составило: при обработке йо способу-прототипу - 0,05 мм, при обработке по предлагаемому способу.0,03 мм, замеры производились на радиусе 45 мм обрабатываемой полости.

Использование предлагаемого способа позволяет повысить точность элеытрохимиФормула изобретения где Vp - скорость разведения электродов;

Щ - скорость объемного выделения газа на поверхности электрода;

Р - площадь обрабатываемой по0 верх ности.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Размерная электрохимическая обработка деталей машин, ч. 1, Тула, ТПИ, 1975, с. 131 ° .

2. Авторское свидетельство СССР

No. 323243, кл. В 23 P 1/04, 1972.

1002123

ОО О О О ОО

1002123

Составитель В. Лукьянов

Редактор O. Филиппова Техред О.Непе Корректор А. Лзятко

Заказ 1690/5 Тираж 1104 Подписное

ВНИИПИ Гасударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, ?K-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4