Электрод-инструмент для электрохимикомеханического полирования

 

ЭЛЕКТРОД-ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИКОМЕХАНИЧЕСКОГО ПОЛИРОВАНИЯ , содержащий металлический катод с отверстиями для подвода электролита в зону обработки, на рабочую поверхность которого нанесено депассивирующее покрытие, отличающий с я тем, что, с целью повьшения производительности обработки,ка.тод выполнен в виде гиперболоида, депассивирующее покрытие на его основании разделено кольцевыми концентричными пазами, а отверстия для подвода электролита вьшолнены в этих пазах, причем длина их уменьшается по гиперболическому закону от центра к периферии вдоль радиуса катода. 8 f (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСН ИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) з(51) В 23 P 1/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО делАм изОБРетений и ОтнРБГГий (21) 3599099/25-08 ,(22) 30.05.83 (46) 07. 1 1. 84. Бюл. И- 4 1 (72) А.А. Елисеев, M.È. Голованчиков и Е.Б. Калинин (53) 621.9.047(088.8) (56) 1. Патент ГДР и - 61903, кл. В 23 P 1/04. 1968 (прототип) . (54)(57) ЭЛЕКТРОД-ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ

ЭЛЕКТРОХИМИКОМЕХАНИЧЕСКОГО ПОЛИРОВАНИЯ, содержащий металлический катод с отверстиями для подвода электролита в зону обработки, на рабочую поверхность которого нанесено депассивирующее покрытие, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения производительности обработки, катод выполнен в виде гиперболоида, депассивирующее покрытие на его основании разделено кольцевыми концентричными пазами, а отверстия для подвода электролита выполнены в этих пазах, причем длина их уменьшается по гиперболическому закону от центра к периферии вдоль радиуса катода.

1122462

Изобретение относится к электрофизическим и электрохимическим методам обработки и может быть использовано в технологии финишной обработки металлов и сплавов. 5

Известна конструкция электродаинструмента, содержащая металлический катод, в котором выполнена система электролитоводводящих каналов, длина и сечение которых постоянны. На его 10 рабочей поверхности закреплен текстильный материал. Наличие отверстий для подвода электролита в известной конструкции электрода-инструмента предполагает его равномерный доступ 15 ко всем участкам обрабатываемой поверхности, что позволяет увеличить точность обработки f1), Однако диспергирование окисной пленки при обработке известным элект- 20 родом-инструментом осуществляется только текстильным материалом, так как известная конструкция не позволяет подводить абразив в составе электролита в зону обработки, что 25 заметно снижает производительность процесса, увеличивает износ текстильного материала.

Для электрохимикомеханического.

30 полирования оптимальным является условие, когда скорости роста анодной окисной пленки за счет электрохимических процессов и диспергирования ее механическим путем находятся в состоянии динамического равновесия.

Так как прочность этой пленки ниже, чем прочность обрабатываемого материала, то процесс электрохимикомеханического полирования можно осуществлять при контактных давлениях мень- 40 ших, чем при механической доводке.

Это способствует повышению качества обработки за счет снижения степени шаржирования абразивом обрабатываемой поверхности. Из опыта механичес- 45 кой финишной обработки (например, доводки) известно, что скорость диспергирования материала определяется скоростью относительного перемещения детали и инструмента при всех прочих 50 равных параметрах процесса. А скорость роста окисной пленки при поляризации электрохимической ячейки зависит от плотности тока, протекающего через эту ячейку и свойств обра- 55 батываемого материала. Также известно, что с увеличением скорости протекания электролита в межэлектродном зазоре возрастает плотность тока, что влечет за собой увеличение скорости роста окисной пленки.

Таким образом, при обработке известным электродом-инструментом с равномерной подачей электролита в зону обработки и постоянным технологическим напряжением при перемещении детали от центра к периферии электрода-инструмента скорость диспергирования окисной пленки, рост которой постоянен в процессе анодного растворения, возрастает. Следовательно, при возрастании скорости относительного перемещения детали и электродаинструмента, т.е. при перемещении ее от центра к периферии электродаинструмента, скорость диспергирования окисной пленки преобладает над скоростью ее роста, т.е. процесс обработки проходит преимущественно в режиме механической доводки. Это уменьшает производительность процесса, увеличивает износ полировальных материалов.

Цель изобретения — повышение производительности электрохимикомеханического полирования.

Поставленная цель достигается тем, что в электрод-инструменте для электрохимикомеханического полирования, содержащем металлический катод с отверстиями постоянного сечения для подвода электролита в зону обработки и депассивирующее покрытие на его рабочей поверхности, катод выполнен в виде гиперболоида, депассивирующее покрытие на его основании разделено кольцевыми концентричными пазами, а отверстия для подвода электролита выполнены в этих пазах, причем длина их уменьшается по гиперболическому закону от центра к периферии вдоль. радиуса катода.

Йзменение длины каналов постоянного сечения по гиперболической зависимости вдоль радиуса рабочей поверхности электрода-инструмента позволяет изменять скорость подачи электролитоабразивной смеси от центра к периферии электрода-инструмента пропорционально скорости относительного перемещения детали и электрода-инструмента. что в свою очередь позволяет согласовать анодную и механическую составляющие процесса таким образом, что скорость удаления окисной пленки, з 1122 равна скорости ее роста в любой момент времени обработки.

При постоянной скорости обработки, т.е. когда кинематические параметры не изменяются, длина каналов от цент- 5 ра к периферии электрода-инструмента изменяется обратно .пропорционально

его радиусу, На фиг,1 изображен электрод-инструмент для электрохимикомеханического tp полирования; на фиг.2 — вид А на фиг.1; на фиг.3 — схема электрохимикомеханического полирования.

Электрод-инструмент для электрохимикомеханического полирования содержит металлический катод 1, в котором выполнены каналы 2 для подвода электролито-абразивной смеси, депассивирующий элемент 3, закрепленный на рабочей части электрода и разделенный концентричными кольцевыми пазами 4, подпорную камеру 5, штуцеры

6 и 7, уплотнительные кольца 8 и 9.

Схема электрохимикомеханического полирования (фиг.3) включает также 25 обрабатываемую деталь 10, поводок 11 и кожух 12.

Б процессе обработки электродинструмент подсоединяют к отрицатель30 ному полюсу источника технологического напряжения и вращают вокруг ! своей оси на шпинделе станка.. К его рабочей поверхности поводком 11, который является также и токоподводом, прижимают обрабатываемую деталь З5

i0 и подсоединяют ее к положительному полюсу источника технологического напряжения. Обрабатываемая деталь

10 совершает возвратно-поступатель-. ное перемещение по рабочей поверхности электрода-инструмента. Кроме этого, под действием сил трения обрабатываемая деталь 10 вращается вокруг шарового шарнира поводка 11, т.е. вокруг своей оси. От нагнетательной магистрали через входные штуцеры 6 и 7 подают электролитоабразивную смесь в подпорную камеру

5 и через систему каналов 2 в зону обработки. Рабочая поверхность элект-50 рода-инструмента представляет собой чередующиеся концентрические кольцевые катодные пазы 4 и депассивирую- щие участки элемента 3. Причем электролито-абразивную смесь подают. 55 непосредственно в зону катодных участков через систему каналов 2, изготовленных в электроде-инструмен462 4 те. Такое чередование .катодных и депассивирующих участков, а также подвод электролито-абразивной среды в зону обработки через катодные участки, позволяет обеспечить более четкий закон изменения скоростей течения электролито-абразивной смеси вдоль радиуса рабочей части электрода-инструмента. Материал, из которого изготавливают депассивирующий элемент 3, должен обладать необходимыми физико-механическими характеристиками (например, пластичностью, коэффициентом трения, хорошей сцепляемостью). Для этой цели, как правило, используют полировочные смолы, некоторые пластмассы и т.д. Абразивные зерна, попадая в зону обработки в составе электролита, шаржируются в материал депассивирующего элемента 3, образуют тем самым абразивный элемент, который и осуществляет диспергирование окисной пленки с обрабатываемой поверхности. Депассивирующие участки электрода-инструмента используются не только как абразивный элемент, но также позволяют поддерживать гарантированный межэлектродный зазор в процессе обработки. Уплотнительные кольца 8 и

9 предупреждают вытекание электролита из подпорной камеры 5. Кожух 12 позволяет создать необходимый подпор электролито-абразивной смеси в процессе обработки и служит также в качестве защитного экрана.

Изменение длины каналов, подводящих электролито-абразивную среду в зону обработки, по гиперболической зависимости обеспечивает закон распределения скорости течения электролито-абразивной среды вдоль радиуса рабочей части электрода-инструмента пропорционально изменению относитель ной скорости перемещения детали и электрода-инструмента. Увеличение скорости относительного перемещения детали и инструмента в процессе обработки при перемещении детали от центра к периферии инструмента сопровождается пропорциональным увеличением скорости течения электролито-абразивной среды, т.е. увеличением плотности тока, а следовательно, увеличением скорости роста окисной пленки. Таким образом, при электрохимикомеханическом полировании предлагаемым электродом-инструментом уве

1122462

Показатели

Электрод-инструмент удельный съем металла,мг см мин

0,05

35 Шероховатость 0 05

R>, мкм личение скорости диспергирования при перемещении детали от центра к периферии электрода-инструмента сопровождается пропорциональным увеличением скорости роста окисной пленки, что позволяет увеличить производительность процесса. Депассивирующий элемент, являясь изолятором, обеспечивает гарантированный межэлектродный зазор, что позволяет упростить рас- 10 чет и выбор режимов обработк. Прочность, твердость и другие характеристики материала депассивирующего эле мента увеличивают срок службы электрода-инструмента, препятствует полно- 15 му вдавливанию в его поверхность абразивных зерен, что увеличивает их работу резания по сравнению с использованием депассивирующего элемента из текстильного материала..Эти отли- 20 чия, а также возможность получения на его рабочей поверхности высокой геометрической точности (например, доводкой) позволяют в процессе электрохимикомеханического полирования 25 повысить точность, производительность процесса, увеличить долговечность электрода-инструмента.

Пример. Проводят, электрохимикомеханическое полирование медных 30 деталей диаметром 50 мм. Обработку осуществляют на модернизированном полировально-доводочном станке ПД500М. Применяют электролито-абразивную смесь следующего состава, 7.:

Хлористый кальций 7

Нитрат натрия 1

Абразив — окись хлора 10

Вода дистиллированная 82 постоянно и составляет 4 кПа. В целях упрощения расчета и изготовления образующей электрода-инструмента, кинематические параметры обработки выбирают таким образом, что превуалирующее влияние на относительную скорость детали и инструмента оказывает частота вращения инструмента. Диаметр электрода-инструмента равен t80 мм.

Обрабатывают две группы деталей.

Первую группу деталей обрабатывают предлагаемым электродом-инструментом, вторую группу деталей — известным электродом-инструментом, т.е. при условии, когда в катоде выполнены электролитоподводящие отверстия одинакового сечения и длины, а электролит не содержит абразив. Осуществляют контроль съема и шероховатости.

Полученные данные сведены в таблицу.! предлагае- известный

Mblfl 1

8,8 — 9,0 5,6 — 5,8

В качестве депассивирующего покрытия используется полировочная смола.

Контактное давление между деталью и инструментом в процессе обработки

Таким образом, испытания показывают, что обработка предлагаемым электродом-инструментом по сравнению с известным обеспечивает более высокую производительность.

112,2462

Составитель P. Мельдер

Редактор Н. Бобкова Техред С.Легеэа Корректор Г. Решетник

Заказ 8073/11

Тираж 1036 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4