Электрод-инструмент для электрохимикомеханического полирования

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСН ИХРЕСПУБЛИН 09) (11) ЗВ 1 В 23 Р 1/12 ТЕН ЕХЪС(56) 1кл. В У 61903,68 (прототи нованииичными паз г ра к ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИ ПИСАНИЕ АВТОРСКОМУ СВ 099/25-085.831.84. БюлЕлисеев,алинин9.047(088атент ГДРР 1/04, 1(54)(57) ЭЛЕКТРОД-ИНСТРУМЕНТ ДЛЯЭЛЕКТРОХИМИКОМЕХАНИЧЕСКОГО ПОЛИРОВНИЯ, содержащий металлический катос отверстиями для подвода электрол в зону обработки, на рабочую ность которого нанесено депас рующее покрытие, о т л и ч а с я тем, что, с целью повыше производительности обработки выполнен в виде гиперболоида сивирующее покрытие на его ос разделено кольцевыми концентр пазами, а отверстия для подво электролита выполнены в этих причем длина их уменьшается перболическому закону от цен а периферии вдоль радиуса катоИзобретение относится к электро- физическим и электрохимическим методам обработки и может быть использовано в технологии финишной обработки металлов и сплавов. 5Известна конструкция электрода- инструмента, 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 Ц ,Однако диспергирование окисной пленки при обработке известным элект родом-инструментом осуществляется только текстильным материалом, так как известная конструкция не позволяет подводить абразив всоставе 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 ших, чем при механической доводке.Это способствует повышению качества обработки за счет снижения степени шаржирования абразивом обрабатываемой поверхности. Из опыта механичес 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 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 процессеанодного растворения, возрастает. Следовательно, при возрастании скорости относитель. ного перемещения детали и электрода- инструмента, т.е. при перемещении ее от центра к периферии электрода- инструмента, 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 1122равна скорости ее роста в любой мо-мент времени обработки.При постоянной скорости обработки,т.е. когда кинематические параметрыне изменяются, длина каналов от центра к периферии электрода-инструментаизменяется обратно .пропорциональноего радиусу,На фиг,1 изображен электрод-инструмент для электрохимикомеханического 1 Ополирования; на фиг,2 - вид А нафиг.1; на фиг.З - схема электрохимикомеханического полирования,Электрод-инструмент для электрохимикомеханического полирования содержит металлический катод 1, в котором выполнены каналы 2 для подводаэлектролито-абразивной смеси, депас"сивирующий элемент 3, закрепленныйна рабочей части электрода и разделенный концентричными кольцевыми пазами 4, подпорную камеру 5, штуцеры6 и 7, уплотнительные кольца 8 и 9.Схема электрохимикомеханического полирования (фиг.З) включает также 25обрабатываемую деталь 10, поводок 11и кожух 12. Б процессе обработки электрод- инструмент подсоединяют к отрицатель 30 ному полюсу источника технологического напряжения и вращают вокругсвоей оси на шпинделе станка К его рабочей поверхности поводком 11, который является также и токоподводом, прижимают обрабатываемую детальЗ 5 10 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 б и 7 подают электролитоабразивную смесь в подпорную камеру 5 и через систему каналов 2 в зону обработки. Рабочая поверхность электрода-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-инструмен. 462 4 те. Такое чередование .катодных идепассивирующих участков, а такжеподвод электролито-абразивной средыв зону обработки через катодныеучастки, позволяет обеспечить болеечеткий закон изменения скоростейтечения электролито-абразивной смесивдоль радиуса рабочей части электрода-инструмента. Материал, из которого изготавливают депассивирующийэлемент 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 обработкив составе электролита, шаржируютсяв материал депассивирующего элемента 3, образуют тем самым абразивныйэлемент, который и осуществляетдиспергирование окисной пленки собрабатываемой поверхности. Депассивирующие участки электрода-инструмента используются не только какабразивный элемент, но также позволяют поддерживать гарантированныймежэлектродный зазор в процессе обработки. Уплотнительные кольца 8 и9 предупреждают вытекание электролита из подпорной камеры 5, Кожух 12позволяет создать необходимый подпор электролито-абразивной смеси впроцессе обработки и служит также вкачестве защитного экрана,Изменение длины каналов, подводящих электролито-абразивную среду в зону обработки, по гиперболической зависимости обеспечивает закон распределения скорости течения электро- лито-абразивной среды вдоль радиуса рабочей части электрода-инструмента пропорционально изменению относитель- ной скорости перемещения детали и электрода-инструмента. Увеличение скорости относительного перемещения деталии 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 уве1122462 постоянно и составляет 4 кПа. В целяхупрощения расчета и изготовленияобразующей электрода-инструмента,кинематические параметры обработкивыбирают таким образом, что превуалирующее влияние на относительную скорость детали и инструмента оказываетчастота вращения инструмента, Диаметр электрода-инструмента равен180 мм,Обрабатывают две группы деталей,Первую группу деталей обрабатываютпредлагаемым электродом-инструментом,вторую группу деталей - известнымэлектродом-инструментом, т.е. приусловии, когда в катоде выполненыэлектролитоподводящие отверстия одинакового сечения и длины, а электролит не содержит абразив. Осуществляют контроль съема и шероховатости.Полученные данные сведены в таблицу. Показатели Злектрод-инструмент Удельный съемметалла,мг см 2мин 35 Шероховатость 0,05 К , мкм 0,05 Таким образом, испытания показывают, что обработка предлагаемым электродом-инструментом по сравнению с известным обеспечивает более высокую производительность,40В качестве депассивирующего покрытия используется полировочная смола.Контактное давление между деталью и инструментом в процессе обработки 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 чет и выбор режимов обработк. Прочность, твердость и другие характеристики материала депассивирующего элемента увеличивают срок службы электрода-инструмента, препятствует полно му вдавливанию в его поверхность абразивных зерен, что увеличивает их работу резания по сравнению с использованием депассивирующего элемента из текстильного материала, Зти отли 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.П р и м е р. Проводят, электрохимикомеханическое полирование медных З 0 деталей диаметром 50 мм. Обработку осуществляют на модернизированном полировально-доводочном станке ПД 500 М, Применяют электролито-абразивную смесь следующего состава, 7.:Хлористый кальций 7Нитрат натрия 1Абразив - окись хлора 10Вода дистиллированная 82 предлагае-известный 1112,2462 Тираж 1036НИИПИ Государствен по делам изобрет13035, Москва, Жказ 8073/1 Подписное тета СССР го к й и открытии ская наб., д. 4/5 ау иал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Составитель Р. д Р едактор Н. Бобкова Техред С.Легеэа Корректор Г. Решетник