Способ электрохимической обработки режущих граней инструмента и устройство для его осуществления

 

Изобретение может быть использовано для формирования режущих граней лезвийных инструментов. В процессе обработки используют, по меньшей мере, один подвижный электрод. Заострение режущих граней осуществляют за счет формирования электрического поля. При этом торец заготовки в зоне образования острия экранируют. Перед окончанием обработки при толщине заготовки с торца 0,2 - 0,5 величины рабочего межэлектродного зазора движение электрода прекращают. Заканчивают обработку при неподвижном электроде. Устройство для осуществления способа содержит электрод с рабочей поверхностью, идентичной форме режущей грани инструмента. Напротив формируемого острия в диэлектрическом экране выполнена выборка. Размер выборки связан с размером рабочего межэлектродного зазора. Обращенная к зоне формирования острия заготовки поверхность электрода имеет плоский участок. Технический результат заключается в получении лезвийных инструментов с радиусом острия менее 2 мкм, что позволит увеличить ресурс работы в 1,5 - 2 раза за счет уменьшения перезаточек и правок инструмента. 2 с.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области размерной электрохимической обработки металлов и может быть использовано для формирования режущих граней лезвийных инструментов.

Известны способы электрохимической обработки, позволяющие формировать сложные поверхности /1/, где показан метод электрохимического объемного копирования с использованием подвижного электрода, геометрическая форма которого отображается в заготовке. Такой способ позволяет осуществлять формирование граней любой формы на заготовках любой толщины. Недостатком данного способа является невозможность получения острых режущих граней по той причине, что в начальный момент обработки происходит скругление кромки, так как она наиболее приближена к поверхности электрода и в процессе дальнейшего формообразования радиус кромки сохраняет постоянную величину и может только увеличиться.

Известен способ электрохимического заострения торцов деталей /2/.

Способ по указанному изобретению осуществляется с использованием двух неподвижных электродов, расположенных напротив граней заострения под сходящимся углом на 15-25 градусов больше, чем угол требуемого заострения, при этом электроды устанавливают так, чтобы торец заготовки выступал за край электродов на величину среднего межэлектродного зазора, установленного в начале обработки, а длину граней электродов выбирают равной разности длины грани заострения и указанного зазора. Однако, во-первых, данный способ пригоден для формирования только плоских граней и не дает возможности осуществлять "бритвенную" или клиновидную заточку режущего инструмента, во-вторых, из-за превышения угла сходимости граней электрода над величиной угла сходимости режущих граней заготовки в конце обработки происходит преимущественное травление острия и, как следствие, его затупление. Кроме того, при формировании режущих граней на заготовках со значительной толщиной (более 3 мм) межэлектродный зазор в конце обработки превышает 4-5 мм, что приводит к значительным затратам энергии на преодоление электрического сопротивления электролита, его интенсивному нагреву и требует его эффективного охлаждения.

Наиболее близким является изобретение по патенту RU 2069126 C1, B 23 H 3/00, 7/22, 7/26 "Способ электрохимической прошивки отверстий и устройство для его осуществления" от 20.11.96 /3/. Данный способ предусматривает обеспечение герметичного прилегания заготовки в местах образования выходных кромок прошиваемых отверстий. При этом начинают электрохимическую обработку (ЭХО) вибрирующим электродом-инструментом (Э-И), рабочая поверхность которого имеет форму, идентичную форме режущей грани на импульсном токе. Затем после врезания Э-И на глубину, меньшую толщины заготовки на величину равновесного торцевого зазора, прекращают рабочую подачу Э-И. Затем устанавливают режим обработки, обеспечивающий наибольшую локализацию процесса ЭХО и выдерживают Э-И в этом положении до полного вскрытия отверстия и образования заданного радиуса выходной кромки. Данный способ пригоден для обработки высокоточных деталей с прямыми режущими кромками отверстий малой длины. К недостаткам данного способа относится невозможность обработки заготовок толщиной более 0,15-0,2 мм с радиусом скругления режущей кромки менее 2 мкм.

Задача изобретения заключается в получении режущих граней инструмента с радиусом острия менее 2 мкм. Поставленная задача решается за счет того, что поле электрического тока в межэлектродном зазоре между подвижным электродом и заготовкой формируют таким образом, чтобы угол сходимости режущих граней в месте заострения в конце обработки составлял 1-2 градуса, при этом поверхность торца заготовки в зоне формирования острия экранируют, а перед окончанием обработки, когда толщина заготовки в зоне формирования острия составит 0,2-0,5 величины рабочего межэлектродного зазора, движение электрода прекращают и окончательную обработку завершают при неподвижном электроде.

В качестве прототипа устройства для осуществления заявляемого способа выбрана конструктивная схема реализации известного способа /3/.

Заявляемое устройство поясняется чертежом, где: на фиг. 1 показано расположение элементов в начале обработки, на фиг. 2 - расположение элементов в момент прекращения движения электрода и на фиг. 3 - расположение элементов в конце обработки.

Устройство содержит подвижный электрод 1 с рабочей поверхностью 2, имеющей форму, идентичную форме режущей грани инструмента; плоский участок 3, параллельный плоскости заготовки, ширина которого составляет 0,5-1,2 рабочего межэлектродного зазора; неподвижный по отношению к заготовке диэлектрический экран 4, установленный со стороны торца заготовки и имеющий выборку 5, ширина и глубина которой равна 0,5-1,0 рабочего межэлектродного зазора.

Оптимальные величины технологических параметров способа и размеры конструктивных элементов устройства определены из эксперимента. Угол сходимости режущих граней менее 1 градуса конструктивно не обоснован из-за недостаточной жесткости острия, а угол более 2 градусов не обеспечивает получение радиуса острия менее 2 мкм, что снижает режущие свойства инструмента. Значение толщины с торца заготовки в момент прекращения движения электроды менее 0,2 межэлектродного зазора приводит к местному затуплению режущей грани, а более 0,5 зазора к неравномерности радиуса скругления острия по длине режущих граней. Размеры выборки в диэлектрическом экране по ширине и глубине менее 0,5 межэлектродного зазора способствуют появлению волнистости по длине острия, а более 1,0 зазора - к следам струйности по длине режущих граней. Ширина плоского участка рабочей поверхности электрода менее 0,5 межэлектродного зазора не обеспечивает получение необходимого радиуса скругления острия, а более 1,2 зазора приводит к местному подтравливанию и затуплению острия.

Перед началом обработки заготовка по ширине снабжается технологическим припуском, равным ширине плоского участка рабочей поверхности электрода, а в процессе обработки стравливание припуска осуществляется параллельно плоскому участку. После остановки электрода и продолжения обработки при неподвижном электроде за счет перераспределения электрического поля в межэлектродном зазоре происходит ускоренное стравливание пленки-острия по краю и формирование угла сходимости режущих граней в пределах 1-2 градусов.

Пример. С помощью заявляемых способа и устройства изготовлена партия (10 шт. ) куттерных ножей для промышленных мясорубок из полосы нержавеющей стали марки 55Х15МФ толщиной 8 мм. Предварительно заготовки прошли механическую обработку по контуру и плоскостям, затем термическую обработку (закалка до твердости HRC 60-62). После изготовления проведены замеры радиуса скругления острия на электронном микроскопе, результаты измерений показали, что все ножи имеют радиус острия менее 2 мкм.

Достигнутый технический результат позволит повысить потребительские свойства конечного продукта за счет более мелкого помола и увеличить ресурс работы ножей за счет уменьшения их переточек и правок.

Источники информации 1. Справочник по электрохимическим и электрофизическим методам обработки. Авторы: Г. Л. Амитан и др. Под общ. ред. В.А. Волосатова, Л., Машиностроение, 1988 г., стр. 20.

2. Авт. свид. СССР N 1220909, B 23 H, 9/08, 1986 г.

Формула изобретения

1. Способ электрохимической обработки режущих граней инструмента, включающий использование, по меньшей мере, одного подвижного электрода, рабочая поверхность которого имеет форму, идентичную форме режущей грани, и формирование поля электрического тока в рабочем межэлектродном зазоре, обеспечивающего заострение режущих граней за счет первоначального перемещения электрода в начале обработки, прекращения движения электрода перед окончанием обработки и проведения процесса окончательной обработки при неподвижном электроде, отличающийся тем, что поверхность торца заготовки инструмента в зоне формирования острия экранируют, при этом прекращают движение электрода при толщине заготовки в зоне формирования острия, составляющей 0,2 - 0,5 величины рабочего межэлектродного зазора.

2. Устройство для электрохимической обработки режущих граней инструмента, содержащее электрод, рабочая поверхность которого имеет форму, идентичную форме режущей грани, отличающееся тем, что оно снабжено неподвижным по отношению к заготовке инструмента диэлектрическим экраном, установленным со стороны торца заготовки, имеющим выборку напротив формирующего острия, ширина и глубина которой равна 0,5 - 1,0 величины рабочего межэлектродного зазора, при этом рабочая поверхность электрода, обращенная к зоне формирования острия, имеет плоский участок, параллельный плоскости заготовки, ширина которого составляет 0,5 - 1,2 величины рабочего межэлектродного зазора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3