Способ размерной электрической обработки

ОЮЗ С 0 ВЕТСНИХОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1006144 А 11 В 23 Р 1/О ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН АВТОРСКОМУ ЕТЕЛЬСТВУ 56) 1.224238 2. Авт о заявкевторское свидетельстл. В 23 Р 1/04, 1966 ское свидетельство ССС2712232, 1979. ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Центр автоматизации научных исслдований и метрологии АН Молдавской СС(54) (57) СПОСОБ РАЗМЕРНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ в условиях протекания электрического разряда между анодом-изделием и электролитом, выполняющим функцию катода, при напряжении 60 - 20 В, отличающийся тем, что, с целью повышения точности формообразования острия и качества обработанной поверхности изделия, установленного под углом к поверхности электролита и приводимого во вращение вокруг его продольной оси, процесс обработки ведут при импульсном напряжении с частотой следования импульсов 100 - ЮОО Гц.1006144 с частотой следования импульсов 100- 1000 Гц.После подачи напряжения на анод (образец) и катод, погруженный в электролит, и приведения образца во вращение процесс инициируют кратковременным касанием стержнем электролита, либо электролитом стержня. Чем ниже напряжение обработки, тем меньше разрядный промежуток и больше съем материала. При напряжении менее 60 В съем материала становится неконтролируемым, при напряжении более 120 В разряд начинает колебать обрабатываемый стержень, появляются неустранимые биения, что сказывается на точности получаемой конусности. Если вести процесс при напряжении с частотой импульсов менее 100 Гц, то в момент инициирования процесса (при касании образца и электролита) происходит мгновенное смачивание анода электролитом вплоть до держателя, что не позволяет вести процесс; применение частоты более 1 кГц малоэффективно.Пример 1. Для реализации предлагаечого способа была сконструирована и изготовлена установка, с помощью которой проводили заострение различных металлических электродов, используемых при исследованиях биологических процессов, а также электродов из гексаборида вольфрама (1.аВ ), используемых в современных электронных приборах в качестве катодов,Электроды закрепляли на валу двигателя под углом к поверхности электролита с точностью до 0,2, Расстояние между концом электрода и поверхностью электролита установили равным 0,2 мм. В качестве электролита использовали водный раствор серной кислоты (75% На 504+25% НО). На электроды подавали импульсное напряжение 90 В, с частотой 100 Гц, двигатель приводили во вращение. Процесс контролировали с помощью бинокуляра. Качество получаемых острий и измерение конусности проводили с помощью растрового электронного микроскопа. В таблице приведены данные заострений гексаборида лантана. Изобретение относится к электрофизическим и электрохимическим методам обработки материалов и может быть использовано при изготовлении стержней, концы которых должны иметь острие радиусом несколько микрон и менее.Известен способ электрохимической заточки металлических микроэлектродов, согласно которому обрабатываемый электрод располагают в электролите под углом к плоскости ванны до 20 и сообщают ему одновременно вращательное вокруг продольной оси и возвратно-поступательное движения 1.Недостатком данного способа является недостаточно высокая точность формообразования острия, способ не позволяет получать наперед заданную конусность, например 1:1, 2:1, 3:1 и т. д.Известен также способ размерной электролитической обработки в условиях протекания электрического разряда между анодом изделием и электролитом, выполняющим функции катода, при напряжении 60 - 120 В 2.Недостатком данного способа является недостаточно высокая точность формообразования в случае изготовления острий недостаточно высокое качество обработанной поверхности, так как формирование острия требуемой геометрии требует необходимости управлять мощностью процесса.Целью изобретения является повышение точности формообразования острия и качества обработанной поверхности изделия, приводимого во вращение вокруг его продольной оси.Поставленная цель достигается тем, что в условиях протекания электрического разряда между анодом-изделием и электролитом, выполняющим функции катода, при напряжении 60 в 1 В в случае размерной электрической обработки изделия-стержня, приводимого во вращение вокруг его продольной оси, и устанОвленного под углом к поверхности электролита, процесс обработки ведут при импульсном напряжении Угол между образующейконуса и осью электрода,Ошибка 29, 1 60,2 2,7 2,0О,ч 30 60 Как видно из таблицы, способ обеспечивает высокую точность получаемой конус- ности острия. Критерием качества поверхности конуса служит тот факт, что эмиттеры, изготовленные из ).аВ данным способом и установленные на микроскопах, сразу давали требуемые характеристики без дополУгол между электродоми электролитом,ф 5 10 15 20 25 30 35 40 нительного отжига (процедура, являющаяся необходимой при использовании существующих методов заострения).Пример 2. Ход процесса во всех случаях контролировали оптически при увеличении 7. Параметры обработки стержня изменяли в микроскопе ММУс увеличением 100,1006144 Э250 и 490. Обработанный стержень наблюдали также в растровом электронном микроскопе Теза ВЬпри увеличениях 700 и 1000.Стержень из гексаборида лантана квадрат в сечении со стороной 0,6 мм устанавливали на вал двигателя под углом к поверхности электролита равным 30. На межэлектродный промежуток налагали импульсное напряжение 60 В с частотой импульсов 1 кГц. Время формирования конуса с углом при вершине 60 составляло 20 - 25 с. Рассмотрение поверхности конуса в растровом микроскопе показывает, что поверхность конуса покрыта микровыступами, микрошероховатостью.После этого продолжили обработку в режиме 120 В, 10 Гц. Время обработки 2 - 3 с. Рассмотрение поверхности конуса в растровом микроскопе показало, что поверхность конуса стала гладкой; при увеличении 000 ни микровыступов, ни микро- шероховатостей не наблюдалось. Дальнейшая обработка стержня в этом режиме в течение 40 - 50 с форму конуса и его поверхность не ухудшала.Аналогичный стержень обрабатывали при.импульсном напряжении 60 В с частотой следования импульсов 900 Гц. Время формирования конуса 30 - 35 с. Рассмотрение поверхности конуса в Тезе показывает, что микрошероховатость в этом случае меньше, чем в предыдущем, Финишную обработку вели аналогично предыдущему случаю.В режиме 60 В, 400 Гц время формирования острия 55 - 60 с. Качество поверхности конуса при этом оказывается достаточно удовлетворительным, Если не предъявлять высоких. требований качеству поверхности конуса, то в этом режиме можно формировать острия.без финишной обработки.Время обработки исходного стержняпри формировании конуса в режиме 60 В, 100 Гц составляет 1,2 - 1,3 мин, .Скорость 5 съема в этом случае минимальна, а качествообработанной поверхности высокое. Однако при этом радиус острия оказывается большим, чем при 1 кГц, что по-видимому, объясняется различными гидродинамическими характеристиками этих режимов.Проведенные эксперименты показали,что, если вести процесс при постоянном напряжении, не используя импульсный режим, то тело обрабатываемого стержня начинает быстро зарастать слоем окисла, возникающего в результате взаимодействия материала стержня с выделяемым при обработке газом. Образующийся окисел заползает на формируемый конус и нарушает его геометрию. При обработке в импульсном режиме как поверхность формируемого стерж ня, так и тело катода остаются чистымии неокисленными, К тому же при обработке в неимпульсном режиме электролит под конусом стержня бурлит, что приводит при любых значениях напряжений к,закруглению острия (радиус острия получается более 10 мкм). При использовании импульсного режима получается радиус острия менее 1 мкм.Предлагаемый способ позволяет повысить точность формообразования острия и зо обеспечить финишную отделку его, дающуювысокий класс чистоты поверхности. конуса.При изготовлении микроэлектродов диаметром 0,1 - 1 мм из платины и вольфрама добились величины радиуса острия до 1 мкм.Максимальное отклонение от требуемой 5 конусности составляло 2;5%, минимальное -0 2%.Редактор А. ШандорЗаказ 2007/24 Составитель В. Лукьянов Техред И. Верес Корректор А. Дзятко Тираж 1104 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