Способ электрохимикомеханического полирования
Изобретение относится к комбинированным методам обработки и может быть использовано для финишной обработки металлов и сплавов. Цель изобретения - повьш1ение производительности и качества электрохимикомеханического полирования за счёт согласования анодной и механической составляющих процесса. Цель достигается тем, что электролит перед зоной обработки вращают с переменной частотой, которая определяется из выражения СО К -JI : Vg , где о - частота вращения электролита; К - коэффициент пропорциональности; скорость относительного перемещения детали и электрода-инструмента. 2 ил. со 00 00 4; 00 00
СО103 СОВЕТСНИХ
WUH
РЕСПУБЛИН (191 а) (дц у В 23 Н 5/06
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н AST0PCK0INV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3981909/25-08 (22) 02.12.85 (46) 30.08.87. Бюл. и 32 (71) Тульский проектно-конструкторский технологический институт машиностроения (72) M.È.Голованчиков, П.Ф,Герцик и В.А.Витушкин (53) 621.9.047(088.8)
I (56) Авторское свидетельство СССР
11tt 1 l 22462, кл. В 23 Н 5/10, 1984. (54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОХИМИКОМЕХАНИЧЕСКО ГО ПОЛИРОВАНИЯ (57) Изобретение относится к комбинированным методам обработки и может быть использовано для финишной обработки маталлов и сплавов. Цель изобретения — повышение производительности и качества электрохимикомеханического полирования за счет согласования анодной и механической состав-. ляющих процесса. Цель достигается тем, что электролит перед зоной обработки вращают с переменной частотой, которая определяется из выражения
Ст = К Г|: Н„„, где a — частота вращения электролита; К вЂ” коэффициент пропорциональности; V »- скорость относительного перемещения детали и электрода-инструмента. 2 ил.
1333488 2
Интегрируя полученное выражение, имеем S Йр = ы |t б„rdr, 2
5 Р 2
Изобретение относится к комбиниро ванным методам финишной обработки.
Целью изобретения является увеличение производительности и повышение качества электрохимикомеханического полирования.
Поставленная цель достигается за счет согласования электрохимической и механической составляющих процесса путем изменения частоты вращения электролита перед зоной обработки.
Определим закон, связывающий частоту вращения электролита перед зоной обработки и скорость относительного перемещения детали и электрода-инструмента, из следующих рассуждений. Принимаем, что электролит практически несжимаем и объем электролита в предэлектродной зоне находится в состоя- 2О нии вращения относительно оси электрода-инструмента. Выделим элементарный объем электролита, находящийся на расстоянии r от оси вращения электрода-инструмента и обозначим его 25 толщину dr, высоту dh, ширину dl..Âûделенный элементарный объем„ вращающийся вокруг оси электрода-инструмента с угловой скоростью Ы, имеет нормальное ускорение, равное ЗО
WÄ = гя9 где r — расстояние от оси вращения электролита (электрода-инструмента) до выделенного элементарного объема электролита;
Я вЂ” частота вращения электролита.
Это ускорение вызывает появление центробежной силы дР, =Ип dm, 40 где dm — масса выделенного элементарного объема.
Эта сила развивает в слое, отстоящем от оси вращения электрода на расстоянии r, давление 45
ЙРц
dp
r ° я .dm
W» dm
Тогда dP= --1 — ——
ЛБ
Учитывая, что dm= а dS=dh ° dl, имеем:
dS
3 dr dh "йl ности.
Из данного выражения следует,что
„ при всех прочих равных у-словиях скорость съема материала определяется скоростью относительного перемещения детали и инструмента. Скорость относительного перемещения детали и ингде dS — сечение элементарного объема.
r я Ig.dr dh dl
dp= — — — =r Я 2a dr . dh dl где (— удельная плотность электролита.
Из полученного выражения следует; что давление электролита в предэлектроцной полости изменяется вдоль радиуса электрода-инструмента пропорционально квадрату расстояния от оси вращения электролита (ось вращения электролита в приэлектродной зоне должна совпадать с осью вращения электрода-инструмента) до участка электрода, на котором находится рассматриваемый объем электролита, и квадрату частоты вращения электролита, т.е.: р= К у г
Скорость течения жидкости через канал определяется следующим выражением:
Р, — Рг
V = -- — — — П
3r pL где D — диаметр канала;
p — р — разность давлений на входе и выходе канала; — динамическая вязкость жидкости; — длина канала.
Скорость течения электролита через канал пропорциональна его давлению.
Значит V:= P или 7 =К, уг. r где К вЂ” коэффициент пропорциональг ности.
Для процесса электрохимикомеханического полирования оптимальными являются условия, при которых обеспечивается равенство скоростей образования и удаления окисной пленки в любой момент времени обработки. Толщина снимаемого слоя в процессе обработки подчиняется следующей зависимости:
h = S, А р Ч dt где р — давление в плоскости контакта деталь-инструмент;
V — скорость относительного перемещения детали и инструмента;
Л вЂ” коэффициент пропорциональ1333488 струмента при обработке известными ременной частотой, которая определяспособами, определяющая скорость ме-. ется из выражения (1), что позволяет ханического съема материала с обра- изменять скорость течения электролита батываемой поверхности изменяется вдоль радиуса рабочей Поверхности ин9
5 прямопропорционально радиусу элек- струмента прямо пропорционально скотрода-инструмента рости относительного перемещения деV, = К3 ° Я„r тали инструмента, что в свою очередь где K — коэффициент пропорциональ- позволяет согласовать скорости роста
НОСТИ; и удаления окисной пленки таким об(д — частота вращения электрода- разом, чтобы они были равны в любой инструмента; момент времени обработки, что способг — текущий радиус электрода-ин- . ствует повышению производительности струмента или V, =К r. и качества обработки.
Изменением гидродинамического ре- !5 На- фиг.! изображено устройство для жима можно управлять процессом анод- реализации способа электрохимикоменого растворения, в частности, при ханического полирования; на фиг.2— увеличении скорости протекания элек- разрез А-А на фиг.1. тролита в межэлектродном зазоре плот- устройство содержит металлический ность тока возрастает,. следовательно, 2р катод 1, в котором выполнены отвервозрастает скорость роста окисной стия 2 для подвода электролито-абрапленки, определяемая -из следующей за- зивной смеси в зону обработки, депасвисимости: сивирующее покрытие 3, выполненное на ,11 1М поверхности катода 1 и разделенное йС Z ° F
25 концентрическими кольцевыми пазами, Г крыльчатку 4, установленную на валу где j — плотность тока; катода с возможностью вращения отM — молекулярная масса окисла; носительно него, корпус 5, уплотнения
Z — - валентность металла; 6 и 7, предупреждающие вытекание
F — - константа Фарадея; электролито-абразивной смеси из кори — плотность окисла. пуса 5, отверстия 8 для подвода элекКак следует из приведенного вы- тролито-абразивной смеси в корпус 5 и ражения скорость роста окисной пленки выполненные в валу крыльчатки 4. Дезависит от плотности тока и свойств таль 9 установлена в обойме 10, соеобрабатываемого материала. Следова"
35 диненной с поводком 11 имеющим ша9 тельно, для согласования анодной и ровой наконечник. механической составляющих процесса В процессе обработки катод 1 подэлектрохимикомеханического полирова- соединяют к Отрицательному полюсу исния необходимо изменять скорость тече- точника технологического напряжения ния электролито-абразивной смеси в 4р и вращают с заданной частотой вокруг межэлектродном промежутке в процессе своей оси, Приводом (не показан) враобработки пропорционально скорости, щают вал крыльчатки 4. Валы катода относительного перемещения детали и 1 и крыльчатки 4 имеют независимые инструмента, т.е. приводы и установлены соосно друг
2 2 45 другу с зазором, в который подают электролито-абразивную смесь. Элекили, упрощая и преобразуя, имеем тролито-абразивная смесь поступает в у= К = К вЂ” — K4 (1) неподвижный корпус 5 через отверстия
8, .выполненные в валу крыльчатки 4, Для согласования скоростей роста и 5р и вращается вместе с крыльчаткой. В удаления окисной пленки таким образом, результате вращения электролито-абрачтобы они были равны в любой момент зивной смеси в корпусе 5 возникают времени обработки, необходимо, чтобы осестремительные (нормальные) ускоречастота вращения электролито-абразив- ния, которые создают градиент давленой смеси перед зоной обработки изме- 5 ния электролито-абразивной смеси нялась согласно приведенному выраже- вдоль радиуса катода в функции квадHHIO ° рата расстояния от оси вращения и
В предлагаемом способе электролит квадрата частоты вращения электроли-. перед зоной обработки вращают с пе- то-абразивной смеси. К рабочей по1333488 ее удаления равны в любой момент времени обработки„
Пример. Проводилось электрохимикомеханическое полирование медных деталей диаметром 80, мм, на модернизиро ванном плоскодоводочном станке
ПД-500 N.
1
В качестве катода использовался диск диаметром 400 мм. Электролитоабразивная смесь поступала в корпус из. емкости за счет перепада высот, на которых располагались корпус устройства и емкость для электролито-абразивной смеси. В качестве депассивирующего элемента. использовалась полировочная смола. Получен съем 8—
8,5 мг/см мин при шероховатости поверхности R, 0,05 мкм.
Способ электрохимикомеханического полирования, включающий процессы анодного растворения и абразивного воздействия, при котором электродуинструменту и детали сообщают относительное перемещение, а электролит подают в зону обработки через каналы, выполненные в катоде, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью увеличения производительности и повышения качества обработки за счет согласования электрохимической и абразивной составляющих процесса, электролит перед зоной обработки вращают с переменной частотой, которую определяют из выражения
Ы== К
Отч верхности устройства поводком 11, под-. соединенным к положительному полюсу источника технологического напряжения, прижимают обрабатываемую деталь
9, установленную в обойме 10, 06рабатываемая деталь 9 совершает возвратно-поступательное перемещение по рабочей поверхности устройства. Кроме этого, под действием сил трения 10 Состав применяемой электролитообрабатываемая деталь 9 вместе с обой- абразивной смеси,7.: мой 10 вращается вокруг шарового шар- Хлористый кальций нира поводка 11. Рабочая поверхность Нитрат натрия устройства представляет собой чере- Глицерин дующиеся кольцевые катодные и депас- 15 Абразив — окись хрома сивирующие участки. Отверстия 2 выпол- Вода дистиллированная иены в кольцевых пазах катодной поверхности. Такая конструктивная связь отверстий 2, катодных и депассивирующих участков позволяет обеспечить 20 более четкий закон изменения скорости течения электролито-абразивной смеси вдоль радиуса рабочей части устройства. В качестве материала депассивирующего покрытия используют полиро- 25 вочные смолы, некоторые пластмассы и т.д. Электролито-абразивная смесь из корпуса.5 через систему каналов 2 поступает в межэлектродное простран— ство. Уплотнения 6 и 7 препятствуют 30 Ф о р м у л а и з о 6 р е т е н и я утечке электролита из корпуса 5. Абразивные зерна в зоне обработки шар— жируют рабочую поверхность депассивирующих участков 3, образуя при э том абразивный элемент, который и осуществляет диспергирование окисной пленки с обрабатываемой поверхности.
При вращении крыльчатки 4, а следовательно, электролито-абразивной смеси в корпусе 5 с частотой, изменяющейся 4р обратно пропорционально скорости относительного перемещения детали и инструмента в степени 0,5 скорость истечения электролито-абразивной смеси через каналы 2 вдоль радиуса катода изменяется прямо пропорционально скорости относительногб перемещения детали и инструмента. Увеличение скорости относительного перемещения детали и инструмента при перемещении где U — скорость относительного
OTg детали от центра к периферии по ра- перемещения детали и элекбочей поверхности устройства сопро- трода-инструмента; вождается пропорциональным увеличеии- И вЂ” частота вращения электроем скорости течения электролито-абра- лита; зивной смеси. Следовательно, скорос К вЂ” коэффициент пропорциональти роста окисной пленки и скорости ности.
1333488
Фиа. Я
Составитель Б.Кузнецов
Техред В.Кадар . Корректор Л.Бескид
Редактор Н.Горват
Заказ 3908/13 Тираж 974 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5
Производственно-полиграфическое предприятие,г.ужгород,ул.Проектная,4
