Способ электрохимической обработки

(19) 51)5 В 23 Н 3/00 ТЕН О итут В.Н,СеравкСССР85. ЕСКОЙ ОБ акреплен ержателе, Б ащающую лий обраия эпектаться по ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) Е ИЗС)бРЕ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОХИМРАБОТКИ Изобретение относится к машиностроению и предназначено для двусторонней размерной электрохимической обработки (ЭХО) нежестких деталей, например, турбинных лопаток.Известен способ двусторонней ЭХО лопаток в герметизированной рабочей камере. По этому способу специальные приводы подачи с жестко закрепленными электродами-инструментами (ЭИ) производят сближение последних с двух сторон для обработки спинки и корыта лопатки.Недостатком способа является затрудненность достижения заданной точности формообразования с увеличением размеров лопатки. При большой длине и низкой жесткости заготовки во время ЭХО возникают погрешности, обусловленные деформацией лопатки под действием усилий обработки. Эти усилия, встречая жесткую реакцию ЗИ, действуют на деталь и при неравномерной скорости растворения с той и другой стороны лопатки возникает разница этих усилий, Они не компенсируют друг друга, вследствие чего и возникает состав(57) Использование: двусторонняя размерная обработка нежестких деталей, чапример турбинных лопаток. Сущность изобретения: измеряют амплитуду и направление прогиба детали, увеличивают упругую податливость того электрододержателя, в направлении от которого она прогибается, до снижения амплитуды прогиба, а очередной импульс технологического тока подают после возврата обоих электродов-инструментов на рабочие зазоры, 4 ил. ляющая, деформирующая лопатку и вызывающая дополнительные погрешности обработки,Известен способ ЗХО, где ЭИ зв подпружиненном электрододобеспечивающем упругую возврсилу (реакцию) при воздействии усиботки. Причем эта упругая реакцрододержателя может регули роввеличине.По этому способу обработку ведут с периодическими отводами (вибрацией) ЭИ под действием усилий, возникающих в зоне обработки при пропускании импульсов технологического тока, и возвратами его под действием упругих сил электрододержателя в паузах между импульсами. При этом расширяются технологические возможности ЭХО за счет последовательной комбинации предварительной высокопроизводительной обработки постоянным током без вибрации ЭИ и высокоточной окончательной обработки импульсным током с синхронной вибрацией ЭИ. Для этого вначале величину упругих сил электрододержателя устанавли 1787716двусторонней ЭХО нежестких деталей, таккак отсутствует связь между упругой податливостью ЭИ и деформацией обрабатываемой детали, Это приводит к несбалансированности усилий, действующих на заготовку в ходе обработки с той и другойстороны и, какследствие, кеедеформациям и недопустимымпогрешностям,Таким образом, рассматриваемому способу присущи те же недостатки, что и предыдущему.Цель изобретения - повышение точности обработки за счет снижения величины деформации обрабатываемой детали путем уравновешивания по величине усилий, действующих на нее с обеих сторон и их синхронизации.Поставленная цель достигается способом двусторонней ЭХО нежестких деталей, например, турбинных или компрессорныхлопаток с вибрацией электродов-инструментов под действием усилий обработки при подаче импульсов технологического тока за счет упругих деформаций электрододержателей и с регулированием величиныупругой податливости последних, который отличается от прототипа тем, что измеряют направление и амплитуду прогиба детали и увеличивают податливость того электрододержателя, в направлении от которого онапрогибается до тех пор, пока амплитуда прогиба не уменьшится до пределов, допустимых по условиям заданной точности обработки, причем очередной импульс технологического тока в зоны обработкиподают только после возврата обоих электродов-инструментов на рабочие зазоры поддействием упругих сил электрододержателей (ЭД),Изобретение основано на том, что регулирование величины упругих реакций ЭД наимпульсные усилия обработки позволяютизменять и, тем самым, нормировать и балансировать эти усилия, действующие наобрабатываемую нежесткую деталь с той идругой стороны,1520253035404550 55 вают превышающей усилия обработки (вариант жесткого крепления ЭИ), затем снижают ее до значений, меньших усилий обработки до появления отводов ЭИ до тех пор, пока скважность формирующихся импульсов тока и амплитуда отводов ЭИ недостигнут максимальных значений,Этот способ является наиболее близким по технической сущности и по совокупности общй%"признаков к заявляемому и 10поэтому выбран в качестве прототипа.Недостатком способа является невозможность его использования в данной совокупности действий применительно к Изобретение поясняется чертежом. На рисунке показаны четыре возможных вари- энта, возникающих при двусторонней ЭХО нежестких деталей при реализации способа,Обрабатываемая деталь 1 закреплена в шарнирных опорах 2 и 3 и помещена между двумя ЭИ, левым 4 и правым 5, которые установлены соответственно в подпружиненных электрододержателях 6 и 7 с возможностью регулирования величины упругой реакции В (например, силой сжатия пружин или давлением сжатого воздуха) электродов на силовые воздействия межэлектродного промежутка Рмэп (между электродом и деталью) с одной степенью свободы упругих перемещений от детали с амплитудой а каждого электрода-инструмента, На опоре 3 смонтирован тензодатчик угловых перемещений 8 с возможностью регистрации направления и угла поворота шарнирной опоры 3 при изгибе детали 1. С правой стороны рисунка показаны графики подачи технологического тока и согласованные с ним графики перемещений (отводов) электродов-инструментов соответственно каждому варианту.Способ реализуют следующим образом.В зоны обработки (в межэлектродный промежуток) подают электролит и включают технологический ток, Величину упругих возвращающих сил обоих ЭД устанавливают (например, силой сжатия пружин) превышающей усилия Рмэп, возникающие в зонах обработки, Выполняется условие ВлевРмзпВпр и упругих отводов ЭИ от детали не происходит (фиг.1).После снятия основного припуска постоянным током переходят к импульсной высокоточной стадии обработки, Для этого уменьшают величину межэлектродных зазоров, что приводит к возрастанию усилий в зонах обработки из-за ухудшения условий эвакуации продуктов электролиза, Когда эти усилия станут превышать величину упругой реакции подпружиненных ЭД 6 и 7, электроды-инструменты 4 и 5 начнут периодически отводиться от детали 1 с синхронным отключением технологического тока и последующим возвратом под действием упругих сил ЭД. Таким образом, возникает вибрация обоих ЭИ с амплитудой а и с синхронным формированием импульсов тока(фиг.2). При равенстве упругих реакций левого 4 и правого 5 ЭИ, когда Впаяв = Впр, усилия, действующие на деталь 1 сбалансированы (уравновешены) и деформация ее минимальна (т ==О).В ходе обработки, из-за случайных или закономерных изменений условий процес1787716 са анодного растворения с той и другой стороны возникает разбалансированность усилий. При дальнейшем снятии припускадеталь становится менее жесткой и в результате начинает деформироваться (1О)под действием разницы дисбаланса) усилий, что приводит к повышению погрешностей обработки выше заданных пределов(фиг.3).При деформации (изгибе) детали 1 поддействием разницы действующих усилий стой и другой стороны, шарнирные опоры 2и 3 поворачиваются, что регистрируетсятензодатчиком угловыхперемещений 8, заранее оттарированным экспериментально.Таким образом, определяется направлениеи величина деформации обрабатываемойдетали 1,Для снижения величины деформациидетали увеличивают упругую податливость(уменьшают величину упругой реакции Я)того ЭД, от которого прогибается деталь, дотех пор, пока реакции обоих ЭИ сравняются(Влев = Впр) и деформация детали не уменьшится до допустимых пределов (фиг.4),Таким образом, ограничиваются усилия, действующие на обрабатываемую деталь и приводящие к деформациипоследней выше допустимых пределов поусловиям точности обработки.В результате сопоставительного анализа заявляемого способа и прототипа авторами выявлены отличительные признаки, чтодает основание сделать вывод о существенном отличии предлагаемого техническогорешения, приводящего к положительномуэффекту, а именно, к повышению точностиобработки за счет снижения величины деформации обрабатываемой детали.Пример осуществления способа. Электрохимической обработке одновременно сдвух сторон подвергается лопатка ГТД сплощадью пера 270 см . Припуск составлягет 23 мм,Сначала, для удаления основного припуска, обработка ведется постоянным током без вибрации ЭИ, Межэлектродныезазоры составляют 0,30,5 мм, При этомусилия, действующие на лопатку с двух сторон, примерно одинаковы по величине ивзаимно компенсируются, Деформации лопатки не наблюдае.ся, Величину упругихвозрастающих сил обоих ЭД силой сжатияпружин устанавливают 350,380 Н, что является достаточным для преодоления распирающих усилий, действующих на ЭИ ипредотвращает их отводы от детали на черновой стадии обработки.После снятия основного припуска переходят на чистовую стадию ЭХО. Для этого сокращают межэлектродный зазор с обеихсторон до 0,100,12 мм, При этом условияэвакуации продуктов обработки ухудшаются, что проявляется в виде увеличения рас 5 пирающих усилий и начале упругих отводовЭИ от детали с синхронным прерываниемтехнологического тока. Начинается вибрация обоих ЭИ с синхронной подачей импульсов тока в моменты сближения ЭИ с10 деталью и прерываниями тока в периодыотводов ЭИ от детали. Частота вибрациизависит от массы ЭИ, жесткости упругихэлементов ЭД, величины МЭЗ, вязкостимежэлектродной среды и колеблется в про 15 цессе обработки от 8 до 18 Гц.В ходе обработки неизбежны изменения условий процесса и режимов, что приводит к возникновению разницы в условиях,действующих на деталь с той и другой сто 20 роны, и ее деформации под действием этойразницы вследствие потери жесткости помере снятия припуска, Эта деформация,возрастая до величины, соразмерной свеличиной рабочего межэлектродного зазо 25 ра, становится критической и препятствуетдальнейшей обработки как с точки зренияточности формообразования, так и с точкизрения надежности процесса,Так, в описываемом случае, заранее от 30 тарированный экспериментально тензодатчик 8 шарнирной опоры 3 показывалдеформацию лопатки в сторону правого ЭИс амплитудой до 0,060,08 мм. Эта величинаприближалась к величине первоначально ус 35 тановленного рабочего зазора, что создавалореальную угрозу касания детали и электродаинструмента в момент подачи импульса тока,т.е, угрозу короткого замыкания.Для уменьшения величины деформации40 обрабатываемой детали уменьшается величина упругой реакции левого ЭИ за счетуменьшения силы сжатия пружины, Податливость этого ЭД увеличивали до тех пор,пока деформация детали не составила вели 45 чины не более 10157 ь от величины МЭЗ,что удовлетворяет в данном случае требования точности.Технико-экономическая эффективность1, Повышается до 0,08 мм точность об-50 работки крупногабаритных, свыше 200 ммдлиной, лопаток ГТД, что позволяет сократить трудоемкость слесарно-доводочных работ на 5080 6.2. Ожидаемый экономический эффект от5 внедрения изобретения составит 14490 руб,в год.Формула изобретенияСпособ электрохимической обработкивключающий предварительную и оконча.тельную обработки, вибрацию электродаб инструмента под действием усилий обработки за счет упругой силы электрододержателя при подаче импульсов технологического тока и регулирование упругой силы электрододержателя, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности процесса при двухсторонней электрохимической обработке нежестких деталей, например турбинных или компрессорных лопаток, измеряют амплитуду и направление прогиба детали, увеличивают податливость того электрододержателя, в направлении от которого она прогибается 5 до снижения амплитуды прогиба, а очередной импульс технологического тока в зону обработки подают после возврата обоих электродов-инструментов на рабочие зазоры. Графики вой ц овбооВ ЗИ1787716 ККп актор гСоставитель Е,ЕлагинТехред М,Моргентал Корректор И,Муска аказ 34 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10