Способ электрохимической размерной обработки и устройство для его осуществления

ОП ИСАНИ ЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическиаРеспублик(5 )М. Кл. В 23 Р 1/04 3 Ьсударстееннцй комнтет СССР аа делам нзабретеннй и открвтнй(53)УДК 621 9 .048.4.06 (088.8) г В.А. Разоренов, В,А. Гастев, В.А. Миронов и Б,В, Кашпирев Тульский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт(54 ) СПОСОБ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ РАЗМЕРНОЙ ОБРАБОТКИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ1Изобретение относится к электрохимицеской размерной обработке и может быть использовано для обработки поверхностей сложной конфигурации из труднообрабатываемых механическими способами металлов.5Известен способ электрохимицеской размерной обработки, согласно которому регулирование межэлектродного зазора ведут путем периодического сбли о жения электродов до касания при отсутствии технологического тока, установки снацала рабочего межэлектродного зазора, а затем промывочного зазора и включения при достижении установленного межэлентродного зазора технологического тока, а формообразование ведут при движении электрода-инструмента от изделия1 ,.Основными недостатками способа яв ляется трудность фиксации момента касания электродов рабочими поверхностями, особенно при работе в пассивирующих электролитах и при обработке 2больших площадей, а также то, цто обрабатываемая поверхность, от которой устанавливают величину зазора, меняет свои координаты в каждом цикле обработки и для реализации способа необходима сложная система сложения, ко" торая вносит погрешность при установке зазора и ограничивает его минималь" ную величину, что снижает точность обработки,Для реализации известного способа используют устройство, позволяющее получить любой закон изменения межэлектродного зазора и содержащее электро- гидравлический следящий привод, состоящий из задающего механизма, гидро" усилителя и передаточного механиз- . ма 2.Основным недостатком устройства является его сложность, а также высокая погрешность установки межэлектродного зазора.Наиболее близким к изобретению является устройство, содержащее смонти 979064рованные на станине подвижный в нап" раэлении подачи электродов электрододеожатель с закрепленным на нем электродом, стол с установленным на нем упругим электродом и командный блок, содержащий спрофилированный в соответствии с требуемым законом изменения межзлектродного зазора кулачок, пос- тоянно контактирующий с одним из электродов и управляющий включением технологицеского тока 3 .Основным недостатком устройства яв" ляется отсутствие возможности контроля положения постоянно меняющей свои координаты в каждом цикле обработки 15 обпабатываемой поверхности.Целью изобретения является создание способа электрохимической размерной обработки и устройства для его осуществления, обеспечивающих повышение точности обработки при одновремен" ном упрощении конструкции устройства, благодаря уменьшению погрешности установки межэлектродного зазора, образ лощейся из-за изменения в процессе обработки координат обрабатываемой поверхности.Поставленная цель достигается тем, цто рабочий межзлектродный зазор устанавливают от заранее заданной перпеня 1 кулярно направлению подачи контрольной плоскости при совпадении с ней, выполненной на одном из электродов контрольной отметки и соприкасающихся рабоцими поверхностями электро 35 дах, для чего один из электродов фиксируют, а другой отводят на требуемый за,"ор, причем касание электродов можно огуществить как в момент совпадения контрольной отметки с контрольной46 плоскостью, так и до этого момента, в последнем случае после касания оба электрода совместно перемещают до совпадения контрольной отметки с контрольной плоскостью, а в устройстве,45 позволяющем реализовать способ и содержащем смонтированные на станине подвижный в направлении подачи электродов электрододержатель с закрепленным на ней электродом, стол с установленным на нем другим электродом и ко мандный блок, содержащий спрофилированный в соответствии с требуемым законом изменения межзлектродного зазора кулачок, постоянно контактирующий с одним из электродов и управляющий включением технологицеского тока, электрододержатель выполнен подпружиненным в направлении стола и снабжен смонтированным на станине управляемымот командного блока зажимным механизмом, а стол также выполнен подвижнымв направлении подачи электродов и постоянно подпружинен к кулачку командного блока,На фиг, 1 представлены функции времени; на фиг. 2 - кинематическая схема устройства; на фиг. 3 - проФиль кулачка; на фиг, 4 - профиль кулачка,совершающего возвратно-поступательныеперемещения.А= ХИ ) - закон перемещения заданной на электроде (например, детали ) контрольнойточки (линии );С= 1 И, - закон перемещения второтго электрода (например,инструмента );5=- требуемый закон изменениямежэлектродного зазора:1= 1 И ) - график подачи импульсовтехнологического тока;Ь -,толщина съема материалаза один цикл обработки,На графике А= И,) из точки В пунктирной линией показан след заранеезаданной перпендикулярно направлениюподачи плоскости, от которой устанавливают требуемую велицину зазора.В момент времени 10 электроды касаются рабочими поверхностями и начинают перемещаться в одном направлении.В момент времени , когда контрольная отметка, точка или линия на детали совпадает с заранее заданной перпендикулярно направлению подачи плоскостью, от которой устанавливаетсязазор, электрод-инструмент фиксируют(внутри периода -1 ), а деталь отводят на заданный межэлектродный зазор 5 о . при достижении которого в моментвключают импульс технологического тока длительностью С, Затем,деталь начинают отводить (моментвремени ,) на величину зазора 5при котором происходит промывка межэлектродного промежутка за период времени 1- 1 о, После этого в момент времени зафиксированный электрод освообождают, а электроды перемещаются навстречу друг другу до касания рабоцими поверхностями (момент 1 ). Касающиеся электроды перемещаются в одномнаправлении и когда контрольная точкана электроде, в данном примере на детали, совпадает с заданной перпендикулярно направлению подачи плоскостью,от которой устанавливается зазор, элекВ момент временина кулачке 5 опять спад профиля, величина которого такова, цто в момент времени Е между электродами устанавливается зазор 5 Р,5 97906трод-инструмент фиксируют (момент времени Ф, ), и цикл повторяется.Зафиксированный электрод можно освобождать не только с момента времени 4,о, но и с момента , когДа контрольная отметка на детали совпадаетс заданной перпендикулярно направлению подачи плоскостью, а после касания электродов рабочими поверхностями его снова фиксируют (период с 1 - 1 ), 10а другой электрод с момента Ь отводят на требуемый зазор. В этом случаенет необходимости в совместном перемещении касающихся электродов, но несколько увеличивается длительность единичного цикла.Предлагаемый способ электрохимицеской размерной обработки можно использовать не только для описанного единичного цикла обработки, но и для дру гих циклов, где обработку производятпри заданном рабочем межэлектродномзазоре, например, для цикла, в котором после касания электроды разводятсначала на промывочный зазор, а после 25устанавливают рабочий зазор, а такжедля цикла, в котором нет установкимежду электродами промывочного зазора, а технологический ток включаютпри достижении заданного рабочего зазора.При обработке описанным способомполости типа "карман" длиной =60 мм,шириной 0=20 мм и глубинойЬ =20 ммточность обработки на эти размеры со- З 5ставила Ь =+0,03 мм, а шероховатостьповерхности ч - 0,16.Использовались следующие режимыобработки,Материал детали сталь ЭИ 96840Материал инструмента медь М 2Напряжение, В 18Сила тока, А 1000Электролит 15/ ИаС 1+33 йаМОРабочий зазор, мм 0,0145Частота импульсов технологическоготока, Гц 150Время обработки, мин 25,Устройство для электрохимицескойразмерной обработки включает в себяэлектрод-инструмент 1, деталь 2, элек.трододержатель 3, подвижный столкулачок 5, фиксирующие зажимы 6, направляющие 7, пружину 8 для поджатиястола 4 к кулачку 5, пружину 9, воз 55действующую на электрододержатель 3для обеспечения надежного контактаэлектродов при установке зазора,редуктор 10, электродвигатель 11 и муфты 12. 4 6На рабочем профиле кулачка 5 (см.фиг. 3) имеется уровень, от которогозадана величина зазора 5 , при достижении которого включают технологический ток, и величина зазора 5 , прикотором осуществляют промывку межэлектродного промежутка. В момент времени,когда нижняя точка (контрольная точка ) подвижного стола, которая касается кулачка 5, совпадает с этим уровнем при касающихся рабочими поверхностями электродах, электрододержатель3 с закрепленным на нем электродоминструментом 1 фиксируют, а стол 4 сустановленной на нем деталью 2 в соответствии с профилем кулачка 5 отводятна заданный зазор, В момент фиксацииконтрольная точка на подвижном столеи уровень на кулачке 5 находятся взаранее заданной плоскости, перпенди"кулярной направлению подачи.В данном устройстве вращение отэлектродвигателя 11 через муфту 12 иредуктор 10 передается кулачку 5, который преобразует вращательное движение в возвратно-поступательное и передает его столу 4 с установленнойна нем деталью 2 и электроду-инструменту 1, закрепленному на электрододержателе 3, перемещающемуся в направляющих 7.В момент времени(см. Фиг. 1)под действием кулачка 5 стол 4 с деталью 2 и касающимся детали электродом-инструментом 1, закрепленным наэлектрододержателе 3, начинают перемещаться в одном направлении. В моментвремени Ь 1, когда контрольная точкастола 4 касается уровня на рабочемпрофиле кулачка 5, от которого задана величина зазора, дается командафиксирующим зажимам 6 на остановкуэлектрододержателя 3 и его фиксируют(внутри периода ,- 12). После фикса- .ции на кулачке начинается спад профиля и деталь 2 опускается (момент времени с ). Спад профиля имеет такуювеличину, цто в момент 6 между электродами устанавливается зазор 5 , после чего подают импульс технологического тока (период т, - ), За это время зазор между электродами не меняется, что обеспечивается профилем кулачка или его остановкой,979064 при достижении которого осуществляется обновление электролита в межэлектродном промежутке, Зазор за периодпромывкис не меняется,В момент времени йс, подается коман-да фиксирующим зажимам 6 на освобождение электрододержателя 3, вследствие чего электрод-инструмент под действием собственного веса и пружины 9начинает перемещаться, Навстречу ему 10вследствие подъема профиля кулачка 5перемещается деталь 2. После качанияэлектродов рабочими поверхностями вмомент времени 1 они оба перемещаются в одном направлении, и когда конт зрольная точка стола совпадает с уровнем на профиле кулачка, от которогоустанавливается зазор, электрододержатель 3 фиксируют (момент времени),Цикл повторяется. 20Команду на освобождение электрододержателя 3 фиксирующим зажимом 6 можно подавать не только в момент времени 4,о, но и в момент времени 1, когда контрольная точка стола совпадает 25с уровнем на профиле кулачка 5, от которого устанавливают межэлектродныйзазор. Электрод-инструмент.под действием собственного веса и пружины 9переместится до касания с деталью, по-З 0сле чего электрододержатель 3 фиксируют зажимами 6, а деталь с моментаф отводят на заданный рабочий зазор.Изменяя профиль кулачка 5 можно реализовать и другие единичные циклы обработки, например, поменяв местами напрофиле участки с радиусами й и Й 2(см. фиг. 3 ), можно получить единичный цикл, в котором после касанияэлектроды разводят сначала на промывочный зазор 5 , а потом устанавливают между ними рабочий зазор 5 о.В качестве электропривода для вращения кулачка можно использовать любой тип электродвигателя: асинхронный, синхронный, постоянного тока ишаговый двигатель. В последнем случаепри использовании шагового двигателяв сочетании с гидроусилителем моментов отпадает необходимость в применении редуктора. Формула изобретения 1, Способ электрохимической размер, ной обработки, при котором осуществляют регулирование межэлектродного зазора путем периодического сближения электродов до касания при отсутствиитехнологического тока и включения техНо кулачку для реализации предложенного способа электрохимической размерной обработки можно задавать не только вращательные, но и возвратно поступательные движения. В этом случае кулачок (см. Фиг. 4) преобразует возвратно-поступательное перемещение одного направления во взаимно перпендикулярное и передает его столу,В качестве привода такого кулачкаможно использовать гидроцилиндр сэлектромагнитным золотником,Использование предлагаемого способа электрохимической размерной обработки и устройства для его реализациипозволяет повысить точность обработки за счет уменьшения погрешности установки межэлектродного зазора, придостижении которого включают технологический ток, При этом упрощается механизм подачи электродов с системойуправления.Это достигается за счет того, чтов данном способе перпендикулярная направлению подачи плоскость, от которой устанавливают зазор, заранее задана, вследствие чего нет необходимости фиксировать момент касания электродов электрическим сигналом в зонеобработки, что уменьшает погрешностьустановки зазора, а также упрощаетсистему слежения за зазором. Использование в устройстве кулач ка в качестве командного устройства и Фиксирующего электрододержатель зажима позволило упростить механизм подачи электродов и при этом снизить погрешность установки зазора, которая зависит только от погрешности изготовления профиля кулачка и составляет 2-4 мкм,нологического тока по достижении заданного межэлектродного рабочего зазора, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения точности обработки, задают контрольную плоскость,перпендикулярную направлению подачи,на одном из электродов выполняют контрольную отметку, а рабочий зазор устанавливают при совпадении с контрольной плоскостью контрольной отметки исоприкасающихся рабочими поверхностями электродах путем фиксации одногоиэ электродов и отвода другого электрода на рабочий зазор,97906 2, Способ по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что обоим электродам после касания их рабочими поверхностями сообщают совместное перемещение до совпадения контрольной отметки с контрольной плоскостью, после чего один из электродов Фиксируют, а другой отводят от контрольной плоскости на требуемый зазор.3, Способ по и. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что касание электродов осуществляют при совпадении контрольной отметки с контрольной плоскостью, после чего один из электродов фиксируют, а другой отводят от контрольной 15 плоскости на требуемый зазор.4. Устройство для электрохимической размерной обработки, содержащее смонтированные на станине подвижный в направлении подачи электродов электв рододержатель с закрепленным на нем электродом, стол с установленным на нем другим электродом и командный блок содержащий спрофилированный в 4 10соответствии с требуемым законом изменения межэлектродного зазора кулачок, постоянно контактирующий с однимиз электродов и управляющий включением технологического тока, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повыше"ния точности обработки, электрододержатель выполнен подпружиненным в направлении стола и снабжен смонтированным на станине управляемым от командного блока зажимным механизмом, астол также выполнен подвижным в направлении подачи электродов и постоянно подпружинен к кулачку командногоблока. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР8 323243, кл, В 23 Р 1/04, 1971.2, Авторское свидетельство СССРМ 531707, кл, В 23 Р 1/04, 1974.3, Авторское свидетельство СССРМ 704745, кл, В 23 Р 1/00, 1977прототип), 979064979064 7 7 у- Ь =Акр Соста Техре едактор С. Тит акаэ 9477/18 д 4/5 ектная, 4 лиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул А 4 г = А-фу = Тир ВНИИПИ Госу по делам 113035, Москваель В. ЛукьяновЗ.Палий Корректор М. Коста 1153 Подписно рственного комитета СССР обретений и открытий Ж, Раушская наб.,