Способ электрохимической обработки пазов и устройство для его осуществления

О П И С А Н И Е 1 740466ИЗОВРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сото Совете имяСоцмадмстттчесим кРесттублик(51)М, 1(л. В 23 Р 1/04 с присоединением заявки.% Всударственнмй кемитет СССР. ае Аелем изееретений н етерытий(54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ПАЗОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 1Изобретение относится к области размерной электрохимической обработки и предназначено для изготовления различных типов пазов, в том числе сложнопрофильных типа ласточкин хвост" и "елка", применяемых, например, в замковых сое 5 .динениях компрессора и турбины авиадвигателя.Известен электрод-инструмент для элек.трохимической калибровки, рабочая поверхность которого в любом сечении по длинео представляет собой сечение, подобное калибруемом При этом, рабочая поверхность вьптолнена наклонной по всему периметру с постоянным углом наклона,15 лучеобразно расширяющимся при обработке внутренних поверхностей или сужающимся при обрабспке наружных поверхностей и определяемым из величины не обходимого припуска на обработку (11.Недостатки такого электрода-инструмента заключаются в том, что для его работы необходим предварительно обрабо таниый элемент, образующая поверх 2ность которого замкнута подобно отвер стию или стержню. Обрабатывать пазы этим устройством невозможно.Во избежание облитерации межэлектродного промежутка рабочая часть указщптого электрода - инструмента выполнена небольшой длины (меньше длины калиб-, руемого элемента). Это накладывает ограничения на припуск под калибровку, так как с увеличением последнего увеличивается угол наклона рабочей части инструмента, что ограничивает скорость подачи и точность обработки.Достигнутую этим электродом-инструментом скорость подачи 25 мм/мин нельзя считать значительной, поскольку припуск под калибровку был небольшим (1,5 мм).Наиболее близким к изобретению техническим решением является способ из- Фготовления продольных канавок в цилиндрах аммортизаторов. Суть способа в том, что обработку продольных канавок на внутренней поверхности цилиндров вы3 74 полняют за один проход по меньшей мере одной, расположенной под углом, рабочей поверхностью электрода-инструмента, который перемещают вдоль оси цилиндра, т.е. перпендикулярно профильному сечению канавки 21.Этим способом можно обработать лишь прямоугольные, несквозные канавки пазы), непостоянного по длине сечения и расположе 1 щые на внутренних поверхностях относительно длинных деталей типа цилиндра, к тому же не всегда с достаточной скоростью и точностью.Способ осуществляют устройством, представляющим собой монолитный электрод-инструмент для электрохимической обработки, длина которого меньше длины детали, содержашим корпус с электроизоляцией, снабженный каналами для подвода электролита в зону обработки, и токопроводяшую рабочую поверхность, расположенную под углом к продольной оси.Таким устройством по известному способу нельзя изготовить сложнопрофильные сквозные пазы постоянного сечения, например типа "елка" на наружной поверхности ажурных деталей, как например диски турбины авиадвигателя. Это обусловлено тем, что здесь, как и при обычном электрохимическом прошивании, идет "лобовой" сьем металла от начала и до конца одновременно всей рабочей поверхностью электрода-инструмента. Подача электролита в межэлектродный промежуток осушествляется постоянно через олин итот же участок. По этим причинам невозможно начать электрохимическую обработку без вспомогательных устройств, предотврашаюших утечку электролита из рабочей зоны. В данном способе роль такого устройства выполняет внутренняя полость обрабатываемого цилиндра.По тем же причинам рассматриваемое устройство не обеспечивает также сквозного выхода рабочей поверхности электрода-инструмента из детали в конце обработки. Первый же канал (даже часть его), выйдя за пределы обрабатываемого паза, создает паразитное течение, которое приведет к прекращению процесса или порче электродов в результате неизбежного короткого замыкания.Кроме того, данным способом и устройством не всегда можно обеспечить высокую скорость обработки и необходимую точностью Это свяан с тем, что О 466 а длина рабочей поверхности ограничена длиной обрабатываемой детали. Поэтомупри обработке за один проход наклон рабочей поверхности находится в прямой зависимости от глубины паза. При большойглубине - большой угол наклона. Это1уменьшает скорость подачи, а следовательно, снижает точность обработки. Еслиусловно уменьшить угол наклона и вести 10 обработку в несколько проходов до заданной глубины, то в случае прямоугольной. формы паза этим можно несколькоповысить скорость обработки, но точность снизится еше больше. Для пазов 15 более сложного профиля такой вариантне приемлем, так как связан с применением серии разных по форме электродовинструментов.Указанные недостатки усугубляются 20 утечкой электролита из рабочего межэлектродного промежутка через боковыепромежутки по обработанным стенкампаза. Это вызывает его "развивку ипонижение давления электролита. Пер вое снижает точность, второе - скоростьобработки. Кроме того, не исключенорастравливание ранее обработанных поверхностей детали.Устройство для осуществления способа 30 предполагает наличие нескольких наклонных рабочих поверхностей, Однако этоне расширяет возможности способа, таккак увеличением их числа нельзя обеспечить обработку сложнопрофильных пазов 35 (эвольвентных, трапецеидальных, елочных,ромбовидных и др.) применяемых в машиностроении.Монолитность устройства создает неудобства при смене размеров паза, или 40 порче рабочей поверхности, так как необходимо каждый раз изготавливать всюконструкцию.Таким образом, известные способы иустройства для электрохимической обра ботки не обеспечивают изготовлениязакрытых сквозных сложнопрофильных пазов постоянного сечения на наружныхи внутренних поверхностях деталей с точностью и скоростью, достаточными для 50 замены традиционной механической обработки.Иелью изобретения является расширение возможности процесса электрохимической обработки преимушественно слож нопрофильных сквозных пазов при максимальной производительности, о Бель достигается тем, что по спос(- бу электрохимической обработки пазов5 7404различного типа за один проход, вклю чающему относительное перемещениеэлектрода-инструмента с наклонной рабочей поверхностью в направлении, перпендикулярном профильному сечению пазаи последовательно открывание каналов дляподвода электролита, обработку ведутэлектродом-инструментом с плоской рабочей поверхностью, по форме представляющей теневое изображение паза.10Такой способ может быть осуществленустройством новой конструкции для электрохимической обработки пазов, содержащим электроизолированный корпус,снабженный каналами для подвода электро лита в зону обработки, и токопроводящуюрабочую поверхность, расположенную подострым углом к продольной оси.Распределитель электролита выполненв виде базового корпуса с каналами дляэлектролита и установленного в нем свозможностью перемещения раздатчика,регулируемого в соответствии с длинойобрабатываемого паза;На боковых нерабочих поверхностях драбочей части установлены упругие уплотнения; рабочая часть устроиства выполнена съемной,На фиг. 1 показано устройство дляосуществленияпредлагаемого способа; Зона фиг. 2 - то же, вид сбоку, разрез;на фиг. 3 - то же, разрез, вид сверху;на фиг, 4 - возможные профили пазови соответствующие им формы рабочейповерхности устройства; на фиг. 5 - схема электрохимической обработки пазов"ласточкин хвост.Устройство (фиг. 2) содержитраспределитель для подачи электролита накаждый участок рабочей поверхности, рсостоящий из базового корпуса 1 с цен-.тральным 2 и выходящими иэ него сквозными боковыми 3 каналами пустотелого. штока 4 с фланцем-поршнем 5 и подвиж-ной относительно него головки - поршня 6, соединенных между собой штифтом7 и перемещающихся цо скольжению иканале 2. Глухой центральный канал 8головки-поршня соединен с его сквозными боковыми каналами 9 и каналом 10 уи штоке 4, являющимся продолжением нагнетающей электролит магистрали электрохимической установки.На базовом корпусе 1. закреплен сменный рабочий орган 11, имеющий боковую электроизоляцию 12, боковые гидроуплотнйния 13, сквозные наклонные каналы 14, являющиеся продолжением каналов 3 кор 66 6пуса 1, длинную наклонную рабочую поверхность 15, имеющую форму теневого изображения профиля обрабатываемого паза 16.Рабочий орган 11 устройства подключен к отрицательному полюсу источника постоянного тока. фланец-поршень 5 и головку-поршень 6 установлены друг от друга на расстоянии, равном длине обрабатываемого паза и удерживаются неподвижно относительно обрабатываемой детали 17. Это достигается, например, тем, что шток и деталь крепят и элементам конструкции электрохимического станка, имеющим одинаковую скорость. При включении насоса электрохимнческой установки электролит из магистрали поступает в пустотелый шток 4, иэ него в головку-поршень 6, затем по каналам,9, 2, 3 и 14 - на ту часть рабочей поверхности 15, которая взаимодействует с обрабатываемой деталью 17.В процессе работы устройства каналы, находящиеся вне эоны обработки, перекрываются фланцем-поршнем 5 и головкой- поршнем 6. Электролит в них не поступает, поэтому паразитные течения по ним отсутствую. Вытекать через боковые промежутки электролиту не позволяют упругие гидроуплотнения 13, контактирующие с обрабатываемой деталью 17 на всей ее длине.Приводом подачи электрохимического станка., создается относительное перемещение рабочей поверхности 11 устройства и обрабатываемой детали 17. За счет анодного растворения материала детали в ней образуется паэ 16.Способ получения паза заданной формы осуществляется следующим образом. Схема (фиг. 5) иллюстрирует способ алектрохимической обработки с применением устройства, включающего движение его рабочей части относительно обрабатывае мой детали и раздатчика электролита, применигельно к пазу "ласточкин хвост,На схеме приняты следующие обозначения: 18 - перемещающаяся в направ- . лении обрабатываемой детали 19 рабочая часть устройства, 2 О - рабочая поверхность устройства, формирующая цаз, о -острый угол наклона этой поверхности, 21 - каналы, подводящие в межэлек тродный промежуток электролит, 22 - раздатчик электролита, 23 - полный профиль обрабатываемого паза, 24 - последовательные положения, занимаемые ра7 740бочей повеРхностью 20, Ор - Рабочиймежэлектродный зазор, измеряемый понормали к обрабатываемой поверхно.ти,т.е, в направлении электрохимическогорастворения материала, О, - межэлектродный зазор в направлении подачи, ограниченный в этом направлении обрабатываемой поверхностью или ее продопжением.Исходное расположение всех органовустройства таково, что электролит подается на начало рабочей поверхности 20через первый канал 21, вошедший в активную зону раздатчика. При поспедующихположениях 24 рабочей поверхности, электролит будет поступать через те каналы21, которые будут находитьсяв зоне раздатчика. В вышедшие и недошедшие кней каналы электролит не поступит. Этимсохраняется необходимый напор электролита в межэлектродном промежутке и решается проблема начального входа исквозного выхода оабочей части устройства из обрабатываемой летали 10,Проходя сквозь обрабатываемую деталь, каждая поперечная строчка рабочейповерхности 20 снимает с нее плоскиймикроспой, соответствующий ее ширине идлине паза. Так поспедовательно формируетсй паз 23,Из схемы видно, что скорость подачи рабоччасти устройства зависит от соотношения межэпектродных зазоров в направлении подачи а и рабочего О, .Обработка паза, в данном случае типа "ласточкин хвост", осуществллетслза один проход наклонной рабочей поверхностью 20 с длиной Ь , бопьшей данныобрабатываемого паза С , представляющей собой по форме теневое изображениепрофиля паза 23 на эту наклонную поверхность.Описанная принципиальная схема осуществпения способа электрохимическойсбработки устройством для этих целей доказывает, что при любой форме пазов,расположенных как на внутренних, таки на, наружных поверхностях деталей,новый способ осуществим в реапьныхусловиях,между эпектродами в начале и вконцеобработки. Решается проблема сквозноговыхода всей рабочей поверхности инструмента из обрабатываемой детали.Болыпая скорость подачи значительно повышает точность обработки. Это позФ Свопяет, например, заменить механическуюобработку таких сложных элементов, какпазы типа "ласточкин хвост и "елка" 10 в ответственньа деталях авиадвигателя -дисках компрессора и турбины.Для подтверждения преимущества изобретения перед известными способамиэлектрохимической обработки пазов про Ь ведено опробование его на экспериментапьной установке на образцах-имитаторах дисков компрессора и турбины, изготовленных из титанового и жаропрочРасчеты показывают, что скоростьэлектрохимической обработки при применении изобретения может быть значительно больше той, которая достигнутапри его проверке на технически ограниченной экспериментальной установке,Скорость подачи в данном случаевыражается простейшим уравнениемО50 аРгде р - скорость эпектрохимическогорастворения металпа (обычнодпя титанового сплава не превышает 0,5 мм/мин);О - межэлектродный зазор в направФопении подачи, мм;Ор- рабочий межэпектро ый за рмм. Предлагаемый способ дает новые возможности и новые показатели точности и производительности. Впервые появляет 35 ся возможность обрабатывать сквозные объемные элементы - пазы закрытого спожного профиля плоской рабочей поверхностью без опасений коротких замыканий ного сплавов.щ Без какой-либо предварительной обработки электрохимическим методом изготовлены пазы типа "ласточкин хвост(нижнее основание 16 мм, верхнее 10 мм,глубина 7 мм, длина 100 мм, угол разво рота паза на ободе имитатора 30) и"елка" (гпубина 18 мм, нижнее основание 4 мм, верхнее 16 мм, радиус елочных выступов и впадин 0,6 мм, длинапаза 22 мм).зо Скорость рабочей подачи доведена до ей, 200 ммlмин. Достигнута точность Обработки линейных размеров 0,08-0,05 мм.Паз длиною в 100 мм обработан за2,5 мин, что не является пределом дляданного способа и устройства.Сложный елочный паз также обработанодной рабочей плоской поверхностью заодин проход, При механической обработкедпя этого необходимо 10 протяжек.4 Оформула изобретения 1. Способ электрохимической обработки пазов за один проход, включающий относительное перемещение электрода-инструмента с наклонной рабочей поверхностью в направлении перпендикулярном профильному сечению паза, и последовательное открывание каналов для подвода электролита в зону обработки, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения возможности процесса элек 20 25 9 7404Не прибегая к решению линейных урав. некий с целью определения точки пересе-, чения непараллельных прямых, можем принять, по меньшей мере, Оравным двум длинам обрабатываемого паза. Йля данного изобретения это вполне. реально. Тогда для условий экспеоиментального опробования получимМ 0,5 дЩ ммlмин что в 25 фаза выше скорости, достигну той при экспериментальной проверке, примерно в 70 раз выше скорости прототипа и в 135 раз быстрее обычного электрохимического прошивания. 66 10трохимической обработки преимущественнсложнопрофильных сквозных пазов примаксимальной производительности, обработку ведут. электродом-инструментомс плоской рабочей поверхностьюпо форме представляющей теневое иэображениеаза.2. Устройство для осуществления способа по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с атем, что распределитель электролита выполнен в виде базового корпуса с каналами для электролита и установленногов нем с возможностью перемещения раздатчика, регулируемого в соответствиис длиной обрабатываемого паза.3, Устройство по п, 2, о т л вч а ю щ е е с я тем, что на боковыхнерабочих поверхностях рабочей части.установленыупругие уплотнения.4, Устройство по и. п, 2 и 3, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что рабочаячасть устройства выполнена съемной.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент франции2089123,кл. В 23 Р 1/00, 1972.2, Авторское свидетельство СССР222101 кл. В 23 Р 1/00 1968.740466 Составитель В. ШадринаРедактор Л, Батанова Техред Я. Бирчак Корректор М. П аз 3 лиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектна 4/14 Тираж 116 ПНИИПИ Государственног по делам изобретени 113035, Москва, ЖПодписноекомитета СССРи открытийРаушская наб., д, 4/5