Способ алмазно-электрохимического шлифования


 

B24B1/04 - Станки, устройства или способы для шлифования или полирования (шлифование зубчатых колес B23F, винтовой резьбы B23G 1/36, путем электроэрозионной обработки B23H; путем пескоструйной обработки B24C, инструменты для шлифования, полирования и заточки B24D; полирующие составы C09G 1/00; абразивные материалы C09K 3/14; электролитическое травление или полирование C25F 3/00, устройства для шлифования уложенных рельсовых путей E01B 31/17); правка шлифующих поверхностей или придание им требуемого вида; подача шлифовальных, полировальных или притирочных материалов

Владельцы патента RU 2607060:

Мингажев Аскар Джамилевич (RU)
Галиев Владимир Энгелевич (RU)
Ганцев Рустем Халимович (RU)

Изобретение относится к комбинированным методам обработки, сочетающим механическое и электрохимическое воздействие на обрабатываемую заготовку, и может быть использовано при алмазно-электрохимическом шлифовании деталей из труднообрабатываемых сталей и сплавов. Шлифование осуществляют вращающимся алмазным кругом на металлической связке при активирующем воздействии на межэлектродный промежуток (МЭП). Активирующее воздействие производят путем наложения чередующихся ультразвуковых колебаний в низкочастотном и среднечастотном ультразвуковых диапазонах, при этом выбирают низкочастотный диапазон частот в пределах 15-50 кГц с интенсивностью 2-5 Вт/см2, а среднечастотный диапазон частот в пределах 100-300 кГц с интенсивностью 0,5-5 Вт/см2. В результате увеличивается стойкость алмазного круга, повышаются качество и производительность обработки. 2 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к комбинированным методам обработки, сочетающим механическое и электрохимическое воздействие на обрабатываемую заготовку, и может быть использовано при алмазно-электрохимическом шлифовании деталей из труднообрабатываемых сталей и сплавов.

Известен способ комбинированной обработки в среде электролита, когда периодически по сигналу, характеризующему достижение рабочей поверхностью инструмента оптимальных режущих свойств, уменьшают напряжение до значений, не достигающих напряжения горения дуги [А.С. СССР №560725, МПК B23P 1/10. Способ комбинированной обработки металлов токопроводящим абразивным инструментом. Бюл. №21, 1977].

Однако в известном способе в периоды действия напряжения, превышающего напряжение горения дуги, наблюдаются засаливание и повышенный износ инструмента.

Известны также способы алмазно-электрохимического шлифования инструментом на токопроводящей связке [А.С. СССР №1000207, МПК B23P 1/04, В23Р 1/10. Способ алмазно-электрохимического шлифования. Бюл.№8, 1983; А.С. СССР №1576261. МПК В23Н 5/06, Способ электрохимического шлифования. Бюл. №25, 1990], в которых алмазно-электрохимическое шлифование проводится короткими электрическими разрядами или способ алмазно-электрохимического шлифования [А.С. СССР №1590237. МПК B23H 5/06. Способ электрохимического шлифования. Бюл. №33, 1990] с периодическим изменением напряжения.

Известен способ электрохимического шлифования поверхностей деталей [А.С. СССР №1071383, МПК В23Р 1/10. Устройство для электрохимического шлифования. Бюл. №5, 1984], использующий систему подвода электролита и электрод-инструмент, выполненный из отдельных пластин, связанных с держателем.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ алмазно-электрохимического шлифования вращающимся алмазным кругом на металлической связке, включающий наложение активирующего воздействия на межэлектродный промежуток [А.С. СССР №1756046. МПК B23H 5/06. Способ алмазно-электрохимического шлифования. Бюл. 31, 1992 г.]. В известном способе, в качестве активирующего воздействия на межэлектродный промежуток между вращающимся алмазным кругом и обрабатываемой деталью производят наложение основного и вспомогательного магнитного поля.

Однако, как прототип [А.С. СССР №1756046], так и остальные известные способы алмазно-электрохимического шлифования не обеспечивают защиту от засаливаемости алмазного круга и улучшение электрического контакта в системе «инструмент-электролит-деталь», что отрицательно сказывается на качестве и производительности обработки деталей, а также стойкости круга.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является увеличение стойкости алмазного шлифовального электрода-инструмента, а также повышение качества и производительности обработки деталей.

Технический результат достигается за счет того, что в способе алмазно-электрохимического шлифования вращающимся алмазным кругом на металлической связке, включающем наложение активирующего воздействия на межэлектродный промежуток, в отличие от прототипа, в качестве активирующего воздействия используются ультразвуковые колебания (УЗК), причем чередуют ультразвуковые колебания в низкочастотном и среднечастотном ультразвуковых диапазонах, выбирая низкочастотный диапазон частот в пределах 15-50 кГц с интенсивностью 2-5 Вт/см2, а среднечастотный диапазон в пределах частот 100-300 кГц с интенсивностью в пределах 0,5-5 Вт/см2.

Кроме того, в заявляемом способе могут использоваться следующие дополнительные приемы: дополнительно на межэлектродный промежуток производят наложение магнитного поля напряженностью от 1,5⋅104 А/м до 5,5 А/м; чередуют ультразвуковые колебания в низкочастотном и среднечастотном ультразвуковых диапазонах через каждые 10-40 оборотов алмазного круга.

При наложении УЗК происходит кавитационное воздействие как на обрабатываемую поверхность, так и на инструмент. При этом инструмент очищается от налипаемых продуктов, с обрабатываемой поверхности удаляется часть тонкой пленки, образующейся в результате электрохимического (ЭХ) воздействия, что приводит к интенсификации процесса, за счет улучшения электрического контакта в межэлектродном промежутке между деталью и инструментом. При этом чередование среднечастотных и низкочастотных УЗК позволяет существенно повысить эффективность обработки за счет удаления загрязнений на инструменте, в силу различия результатов воздействия низкочастотных и среднечастотных ультразвуковых импульсов на инструмент и образующуюся в результате ЭХ воздействия пленку.

Сущность заявляемого способа, возможность его осуществления и использования иллюстрируются представленными ниже примерами.

Заявляемый способ осуществляется следующим образом. Алмазный круг приводится во вращение приводом. В зазор между алмазным кругом и обрабатываемой деталью подается электролит, который захватывается кругом и попадает в межэлектродный промежуток (МЭП). В МЭП подается напряжение от источника технологического напряжения и от источников среднечастотных и низкочастотных УЗК поочередно налагаются ультразвуковые колебания. В области МЭП возникают кавитационные процессы поочередно от среднечастотных и низкочастотных УЗК. Введение поочередных среднечастотных и низкочастотных УЗК положительно сказывается на увеличении стойкости алмазного шлифовального электрода-инструмента, а также повышении качества и производительности обработки деталей. При введении в МЭП чередующихся среднечастотных и низкочастотных УЗК происходит эффективная очистка поверхности инструмента от различного рода налипаний, улучшается удаление продуктов обработки и загрязнений из МЭП, происходит частичное разрушение анодной пленки, возникающей на поверхности обрабатываемой детали в процессе электрохимической обработки (ЭХО).

Для оценки производительности и качества обработки были проведены следующие испытания. Образцы из труднообрабатываемых сплавов (ВК-8,Т14К8, ЮН15ДК35БА) были подвергнуты обработке как по способу-прототипу [А.С. СССР №1756046], согласно приведенных в способе-прототипе условий и режимов обработки, так и по предлагаемому способу. В качестве электролитов использовали: 1 электролит: водный раствор 2% моноэтаноламин, 2% натрий азотистокислый, 2% натрий фосфорнокислый; 2 электролит: водный раствор 3% натрий азотистокислый, 3% натрий фосфорнокислый; 3-4% моноэтаноламин; 3 электролит: водный раствор 4% натрий азотистокислый, 4% натрий фосфорнокислый; 4-5% моноэтаноламин. Режимы обработки: скорость вращения алмазного круга: 20 м/с, 25 м/с, 30 м/с, 35 м/с, 40 м/с, 45 м/с; глубина шлифования: 0,8 мм, 1,2 мм, 1,4 мм; подача электролита: 6 л/мин, 8 л/мин, 10 л/мин, 12 л/мин; напряжение холостого хода 10 B, 12 B, 14 B. Оценку производили по производительности процесса, по величине износа инструмента и оценке его засаливания при обеспечении заданной шероховатости поверхности обрабатываемой детали (Ra=0,32÷0,63 мкм).

Режимы обработки образцов по предлагаемому способу.

Чередование ультразвуковых колебаний в низкочастотном и среднечастотном ультразвуковых диапазонах - эффект наблюдается при любых частотах чередования; наилучший результат при чередовании через каждые 10-40 оборотов алмазного круга.

Низкочастотный диапазон частот: 12 кГц - неудовлетворительный результат (Н.Р.), 15 кГц - удовлетворительный результат (У.Р.), 20 кГц - (У.Р.), 30 кГц - (У.Р.), 40 кГц - (У.Р.), 50 кГц - (У.Р.), 60 кГц - (Н.Р.). (За удовлетворительный результат принимался результат, при котором проявлялись эффекты предлагаемого способа: минимальное засаливание инструмента, повышение производительности не менее чем на 15%, отсутствовали дефекты на обработанной поверхности, происходило снижение потребляемой энергии не менее чем на 8%), с интенсивностью: 1,5 Вт/см2 - (Н.Р.), 2 Вт/см2 - (У.Р.), 3 Вт/см2 - (У.Р.), 4 Вт/см2 - (У.Р.), 5 Вт/см2 - (У.Р.), 7 Вт/см2 - (Н.Р.).

Среднечастотный диапазон частот: 70 кГц - (Н.Р.), 100 кГц - (У.Р.), 200 кГц - (У.Р.), 300 кГц - (У.Р.), 350 кГц - (Н.Р.), с интенсивностью: 0,3 Вт/см2 - (Н.Р.), 0,5 Вт/см2 - (У.Р.), 1,5 Вт/см2 - (У.Р.), 2,5 Вт/см2 - (У.Р.), 3,5 Вт/см2 - (У.Р.), 5 Вт/см2 - (У.Р.), 7 Вт/см2 - (Н.Р.).

Сравнительные испытания предлагаемого способа алмазно-электрохимического шлифования по сравнению со способом прототипом показали повышение производительности обработки в 1,2-1,3 раза, уменьшение засаливаемости инструмента на 80-85%, снижение энергозатрат на ведение процесса на 9-14%, при обеспечении качества обрабатываемой поверхности или некоторого его улучшения.

Таким образом, проведенные сравнительные испытания показали, что применение в способе алмазно-электрохимического шлифования вращающимся алмазным кругом на металлической связке следующих приемов: наложение активирующего воздействия на межэлектродный промежуток; в качестве активирующего воздействия используется ультразвуковые колебания; чередование ультразвуковых колебаний в низкочастотном и среднечастотном ультразвуковых диапазонах, выбирая низкочастотный диапазон частот в пределах 15-50 кГц с интенсивностью 2-5 Вт/см2, а среднечастотный диапазон в пределах частот 100-300 кГц с интенсивностью в пределах 0,5-5 Вт/см2, позволяют достичь технического результата предлагаемого изобретения - увеличить стойкость алмазного шлифовального электрода-инструмента, а также повысить качество и производительность обработки деталей.

1. Способ алмазно-электрохимического шлифования детали вращающимся алмазным кругом на металлической связке, включающий активирующее воздействие на межэлектродный промежуток (МЭП) между кругом и обрабатываемой деталью, отличающийся тем, что активирующее воздействия на МЭП производят путем наложения чередующихся ультразвуковых колебаний в низкочастотном и среднечастотном ультразвуковых диапазонах, при этом выбирают низкочастотный диапазон частот в пределах 15-50 кГц с интенсивностью 2-5 Вт/см2, а среднечастотный диапазон частот в пределах 100-300 кГц с интенсивностью 0,5-5 Вт/см2.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно производят наложение магнитного поля на МЭП напряженностью от 1,5⋅104 А/м до 5,5 А/м.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что чередование ультразвуковых колебаний в низкочастотном и среднечастотном ультразвуковых диапазонах производят через каждые 10-40 оборотов алмазного круга.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области технологии обработки оптических деталей и может быть использовано для финишной магнитореологической обработки прецизионных поверхностей оптических деталей.
Изобретение относится к полирующей композиции, применяющейся для полировки объекта, который необходимо отполировать, состоящего из твердого и хрупкого материала, обладающего твердостью по Викерсу, равной 1500 Hv или более.

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано при обработке металлических заготовок. Осуществляют контакт постоянно вращающегося связанного абразивного круга диаметром как минимум 150 мм с металлической заготовкой, средняя температура которой не превышает 500°С.
Изобретение относится к области абразивной обработки трущихся поверхностей сапфировых деталей, предназначенных для плунжерных пар, являющихся составными частями, в частности, насосных и/или дозирующих устройств, и может быть использовано в фармацевтической, пищевой, химической, парфюмерной, косметической, машиностроительной и других областях промышленности.

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано при производстве оптических компонентов для обработки и заострения краев, кромок, граней, фасок, а также для изготовления элементов точной механики, метрологических поверочных пластин, щупов и калибров.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано на операциях круглого наружного шлифования заготовок из различных материалов. Перед шлифованием заготовку устанавливают на оправку-излучатель для наложения ультразвуковых колебаний (УЗК) между излучателем УЗК и отражающей гайкой.

Изобретение относится к обработке оптических элементов полированием с использованием магнитореологической чистовой обработки (MRF). Способ включает закрепление оптического элемента в оптическом держателе, имеющем множество проверочных точек, накладываемых на оптический элемент, и получение первой метрологической карты для оптического элемента и множества проверочных точек.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при шлифовании деталей. Проводят предварительное шлифование обрабатываемой поверхности и в зависимости от полученного результата производят выбор рациональных режимов шлифования.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при шлифовании коренных и шатунных подшипников коленчатого вала. На первой шлифовальной станции начерно и начисто шлифуют сначала шатунные подшипники, а затем на второй шлифовальной станции - коренные подшипники.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано на операциях плоского шлифования заготовок из различных материалов. Перед шлифованием заготовку устанавливают и зажимают в устройстве для наложения ультразвуковых колебаний (УЗК) между излучателем УЗК и винтом.

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано при электрохимической доводке пластинчатого сегмента дугообразной полосы, устанавливаемой вокруг ротора паровой турбины турбоустановки.

Изобретение относится к электроабразивному шлифованию внутренних поверхностей отверстия сложной формы в детали. В способе электроабразивное шлифование осуществляют в три этапа.

Изобретение относится к полированию поверхности отверстия детали. Способ включает возвратно-поступательное перемещение и вибрацию эластичного инструмента относительно детали и одновременную электрохимическую анодную обработку поверхности отверстия.
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при абразивной обработке деталей из вязких вентильных металлов, преимущественно алюминиевых сплавов.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при удалении диэлектрических покрытий с металлических изделий путем их обработки вращаемым непрофилированным электродом-щеткой.

Изобретение относится к струйной электрохимической обработке деталей из металлических материалов. Способ включает электрохимическую обработку металлической детали при подаче струи жидкости с пористыми токопроводящими гранулами, которые предварительно насыщают газообразными продуктами электрохимической реакции, протекающей при перемещении упомянутых гранул в жидкости под давлением по каналу катода, внутри которого также расположен анод, покрытый сетчатым диэлектриком, при этом время насыщения пористых токопроводящих гранул регулируют изменением давления жидкости на входе в канал.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для отделочно-упрочняющей обработки внутренних поверхностей, например центральных отверстий деталей из трубных заготовок с окнами и пазами с нестабильной исходной микро- и макрогеометрией поверхности и неравномерными физико-механическими свойствами поверхностного слоя материала.

Изобретение относится к электрофизико-химическим методам обработки, в частности к способу электроабразивного шлифования внутренней поверхности деталей из труднообрабатываемых материалов токопроводящим кругом, включающему электрофизико-химическое воздействие на обрабатываемую деталь и на круг при его правке непосредственно в течение всего рабочего цикла обработки, регулирование процессов обработки и правки путем подачи асимметричных импульсов тока разной полярности, при этом создают одну общую электрическую цепь деталь-электролит-круг, а в зону обработки посредством форсунки подают электролит на водной основе, содержащий: NaNO3 3%, NaNO2 1%, Na2CO3 0,5%, что позволяет управлять режущими способностями рабочей поверхности круга и обеспечивать максимальную производительность обработки труднодоступных поверхностей.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в турбомашиностроении при восстановительном ремонте наплавкой или сваркой и модернизации рабочих и направляющих лопаток паровых турбин, газоперекачивающих установок и компрессоров газотурбинных двигателей.

Изобретение относится к обработке резанием металлов и полупроводников и может быть использовано в процессах строгания, токарной и фрезерной обработки, сверления, распиливания и др.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при плоском шлифовании деталей. Шпиндель с абразивным кругом вращают с обеспечением крутильных колебаний вокруг его оси. Шлифование ведут с адаптивным изменением частоты вращения шпинделя. Частота изменения определяется из условия совершения не менее одного полного периода изменения частоты вращения за время прохождения абразивного круга вдоль обрабатываемой поверхности с учетом врезания и перебега. Приведены математические зависимости для определения фактической частоты вращения шпинделя. В результате улучшается качество обрабатываемой поверхности, повышаются стойкость абразивного круга и производительность обработки за счет непрерывного устранения наростов с поверхности абразивных зерен. 2 н.п. ф-лы, 5 ил.
Наверх