Способ импульсной электрохимической размерной обработки — SU 1002123 (original) (raw)
(1)1002123 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ льиое к авт. 6 ) Дополни 22)Заявлено)М. Кл. В 23 Р 1/О Гесударст рваС нем заявкн М рисоедин 23)Приори Опубликовано 07.03,83. бюллетень Ф(72) Авт А.Гасте зобретеи 7) Заявитель льский ордена ового Красного Знаме институт(5) :ПО:ОБ ИМПУЛ:НОЙ ПЕКТРОМИРАЗМЕРНОЙ ОБРАБОТКИ ОЙ тем лекИзобретение относится к области алектрофизической и электрохимической обработки и может быть использовано при формообразовании сложных поверхностей.Известны способы электрохимической5 размерной обработки импульсным током с разведением электродов в период пропускания импульса 11.Известные способы позволяют повысить точность формообразования за счет сокращения времени прппускания технолог гического тока, что позволяет снизить неравномерность локальных условий элж; тролиза,Известен также способ, по которому формообразование ведут при движении электрода-инструмента от изделия и сов мешают момент подачи импульса технологического тока с моментом достижения заданного минимального межэлектрод 2 о ного зазора 2.Данный способ позволяет повыситьточность обработки за счет обеспечениявозможности ведения процесса на малых зазорах и существенно снизить вероятность возникновения коротких замыканий, но не исчерпывает возможностей повышения точности.Недостатком данного способа являет-ся неблагоприятность гщродииамического режима в межэлектродном промежутке при пропускании импульса тока вследствие вытеснения электролита выделяющимся при электролизе газом. Количество и скорость вытесняемого электролита возрастает в направлении от пентра к периферии межэлектродиого пространства. Разница скоростей электролита в разлия- ных точках обрабатываемой поверхности и приводит к неравномерности локальных скоростей растворения и увеличению погрешности обработки.Целью изобретения является повышение точности электрохимической размерной обработки.Поставленная цель достигается что при обработке с разведением э тродов при наложении импульса техноло1002120 гического тока разведение электродовпроизводят с переменной скоростью, причем значение скорости определяют изсоотношения Ф5Р Ггде Чр - скорость разведения электродов;% - скорость объемного выделениягаза на поверхности электрода; 1 эГ - площадь обрабатываемой поверОхности.Скорость разведения электродов в момент включения импульса технологического тока изменяю до значения, при котором вытеснение электролита выделяющим ся газом прекращается и в период пропускания импульса ее регулируют по закону, обеспечивающему неподвижность межэлектродной среды. 26На фиг. 1 показана схема вытеснения электролита из межэпектродного пространства при обработке по способу-прототипу; на фиг. 2 - состояние электролита и прикатодного газового слоя при об- И работке по предлагаемому способу; на фнг, 3 - пример конкретной реализации предлагаемого способа.гНа чертежах обозначено 1,2-электроды, 3 - электролит, 4 - прикатоднцй газовый 5 й слой, Ф - объемная скорость выделения газа на поверхности катода, Р - шп- щадь обрабатываемой поверхности, М,- скорость разведения электродов, Ч . скорость перемещения границы газ-элен тролит, Ч - скорость течения вытес 35эняемого электролита, В - радиус электрода, Г - текущая координата, у - перемещение электрода в период прохождения импульса, 1 -, 8 - расчетные точки на40 границах элементарных участков, А- касательные к расчетной траектории, Б - расчетная траектория отведения электродамиПри электролизе газ (водород) выделяется в виде пузырьков на поверхности45 катода и образует прикатодный слой. Не прерывное выделение газа при пропуска нии технологического тока приводит к возрастанию давления внутри прикатодного слоя и его объемному расширению 5" со скоростью Щ. Граница газ-электролит .,ри этом перемешаются со скоростью, равной разности скоростей разведения электро дов и расширения газового слоя в направлен нии подачи (фиг. 1 ). Последняя определя- . И ется как частное от деления скорости объе- много расширения выделяющегося газа на плошадь обработки. Перемещение границы 4газ-электролит вызывает вытеснение электролита нз межэлектродного пространства. При этом через кольцевое сечение радиусав единицу времени проходит объем электролита, равный произведению площади ограниченного сечения круга на скорость перемещения границы газ-электролит, Скорость движения электролита равна частному от деления этого объема на площадь кольцевого сечения, Ввиду того, что с увеличением г площадь круга и ограничивающее его сечение возрастают соответственно в квадратичнойи прямой зависимостях, скорость вытесняемого электролита по длине межэлектродного канала. непостоянна и увеличивается от центра к периферии, что создает неравномерность условий обработки. Кроме того, сам факт движения электролита приводит к переносу продуктов растворения и повышению их концентрации в направлении движения электролита, что дополнительно снижает равномерность условий обработки.Наибольшая равномерность условий обработки достигается, если электролит в межэлектродном пространстве при пропускании импульса технологического тока неподвижен,С этой целью в момент включе ния импульса скорость разведения электродов уравнивают со скоростью расширения прикатодного газового слоя в направлении подачи, т.е, Я: (фиг. 2).%о При этом скорость границы газ-электролит становится равной О и вытеснение электролита предотвращается. Ввиду непостоянства мгновенного значения тока в импульсе скорость выделения газа на катодной поверхности в период прохождения импульса изменяется, вызывая перемещение границы газ-электролит, вытеснение и движение электролита. Для обеопечения неподвижности электролита в период прохождения импульса скорость разведения электродов регулируют в соответствии с изменением объемной ско рости выделения газа.Скорость выделения газа при электролизе определяется силой технологического тока, Поэтому для упрощения управления процессом обработки скорость разведения электродов при прохождении импульса технологического тока регулируют пропорционально мгновенному значению тока в импульсе.Предлагаемый способ может быть применен для обработки с прямоугольны6 ми импульсами напряжения, При разведении электродов увеличивается межэлектродный зазор, что даже при постоянственапряжения в импульсе: вызывает умеюшение мгиовенного значения силы тока Зи объемной скорости выделения воаороца, .Задача реализапии предлагаемогоспособа сводится к определению закономерности регулирования скорости разведения электродов, что может быть осу- Эществлено с помощью известных формул.Масса водорода, выделяющегося на по.верхности катода(5) импул геЗ ок объемаормальдеж(2) о.Р Р Ргь ЪЫа 2 ЬЭС целью определения точностных возможностей предлагаемого. способа .произведена сравнительная обработка полости плоокой круговой формы радиуса В = 50 мм) на глубину 2 мм по предлагаемому способу и по способу-прототипу, т,е. без я регулирования скорости развеаения электру родов в период пропускания импульса технологического тока, Обработка производилась при следующих условиях: составэлектролита - 15% МоСО, давление35.1 МПа, напряжение в импульсе - постоянное 10 В, время движения на элементаном участке Ь 1 1,002 с, длительностьимпульса 16 мс. Были рассчитаны скорости движения электрода на элементарМных участках и величины зазора в их конечных точках. Результаты расчета сведены в таблицу..Скорость объемного выделения водород при нагнетании электролита под давлением РЭ составляетщ нчР 112РЭ Р Зак услови ов опреде Рнч 11,2Р Р,Рт.е. скорость разведения электродов необходимо регулировать пропорционально мгновенному значению плотности тока, в импульсе. За интервал времени д зазор при разведении электродов изменяется на величину Чр Ф Плотность тока при этом определяется какЯИо точки Чр мм/с 1, -мм о мм д - сила технологического- время,Р - число Фарадея.С учетом значения молярногаза на поверхности катода приных условиях (Рн =0,1 МПа)тся обьем водорода22,4 тч,2 менения,скорости разведени где О - напряжение на электродах;Х - удельная электропроводность электролита;50 - .значение межэлектродного зазора в момент включения ьф1са.ФПринимая М достаточно малым, можно получить значения скорости рмведения и зазора для отдельных элементарных участков перемещения электроде. При расчете цля каждого последующего элементарного участка величина начального межэлектродного зазора 3 принимается равной конечному на предыдущем. Подстановкой (5) в (4) получаем уравнение, корни которого определяют значение скорости разведения электродов на элементарном участке2 З 8ческой размерной обработки на 2(;)-30% и снизить трудоемкость обработки слож-. ных поверхностей. За базовый объект принят способ электрохимической размерной обработки импульсным током, при котором импульс включают при разведении электродов в момент достижения мие- мальной величины заданного межэлектродного зазора.Преимущество заявляемого способа цо сравнению с базовым заключается в повышении точности обработки и снижение трудоемкости доводочных операций. Способ импульсной электрохимической размерной обработки с разведением электродов при наложении импульса техно логического тока, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности обработки, разведение электродов производят с переменным значением скорости разведения, причем значение скороср ти определяют по формулеМ 10 7 10021 Расчетным путем, используя основное уравнение следящего гидроусилителя, уотановлено, что требуемый закон движения с 10 Ъ-ной точностью аппроксимируется траекторией, которую совершает 5 пииоль следящего гидроусилителя, движущаяся со скоростью 39,9 мм/с и рас- согласованием 0,12 мм при внезапной остановке ведущего звена, Диаметр цилиндра гидроусилителя Д =80 мм, следя щего золотника д 25 мм, давление масла Р=:4 МПа, начальная" ширина щелей золотника. п 0=0,01 мм, передаточное4 отношение жесткой обратной связи д2,8, Обработка производилась на стан-ке, оснащенном гидроусилителем с .указанными параметрами по циклической схеме. При обработке обоими способами после касания движение привода реверсировалось и осуществлялось разведение алек. тродов со скоростью 39,9 мм/с, При достижении зазора.5 =0,05 мм при обработке, по предлагаемому способу включался технологический ток импульсом длительностью 16 мс, при достижении 2 зазора 0,13 мм шаговый двигатель, уп. равляющий гидроусилителем, выключался, и пиноль продолжала двигаться, уменьшая рассогласование привода с 0,13 мм до О, по траектории, близкой к таблич ной, При обработке по способу-прототипу движения пиноли в период прохождения импульса .продолжалось с постоянной скоростью. Отклонение от формы катода ( . (плоскости) составило: при обработке йо способу-прототипу - 0,05 мм, при обработке по предлагаемому способу- .0,03 мм, замеры производились на радиусе 45 мм обрабатываемой полости.Использование предлагаемого способа 4 й позволяет повысить точность элеытрохимиформула изобрет.ения где Чр - скорость разведения электродов;Щ - скорость объемного выделениягаза на поверхности электрода;Р - площадь обрабатываемой по 0верх ности.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Размерная электрохимическая обработка деталей машин", ч. 1, Тула, ТПИ,1975, с. 131 ,2. Авторское свидетельство СССР1002123Тираж 1104арственного комизобретений иква, Ж, Рау Под 1690/5 ВНИИПИ Гасу по делам 113035, МосЗа ное итета СССРткрытий