Способ выборочной электрохимической обработки тел вращения и устройство для его осуществления

 

Использование: в машиностроении при программной электрохимической обработке непрофилированным электродом-инструментом в процессе выборочной электрохимической обработки тел вращения. Сущность изобретения: устройство включает обрабатываемую деталь 1, ванну с электролитом 2, электродвигатель 4, механизм сканирования 5, измерительный датчик 6, датчик углового положения 9, который связан вместе со сканирующей системой с управляющей вычислительной машиной через дуплексный регистр 10, модуль вывода дискретной информации 11, модуль ввода дискретной информации 12, связанный с датчиком углового положения детали кода Грея 9 и механизмом 5 обеспечивают сбор информации в блоке памяти УВМ. 2 с.п. флы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 В 23 Н 1/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ° р

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1ср

ЬЭ

00 ! се

iсф

М /5 Ю

Рог. 2 (21) 4687044/08 (22) 10.05.89 (46) 23.07.93. Бюл, hL 27 (71) Производственное объединение "Арсенал" им. М.В,Фрунзе (72) А.А. Корчагин, А.П.Мазнев и А.П. Воробьева (56) Авторское свидетельство СССР

М 1315528, кл. С 25 D 11/02, 1986. (54) СПОСОБ ВЫБОРОЧНОЙ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ТЕЛ ВРАЩЕНИЯ

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Использование: в машиностроении при программной электрохимической обработке непрофилированным электродом-инст„, Ы„„1828789 А1 рументом в процессе выборочной электрохимической обработки тел вращения. Сущность изобретения: устройство включает обрабатываемую деталь 1, ванну с электролитом 2, электродвигатель 4, механизм сканирования 5, измерительный датчик 6, датчик углового положения 9, который связан вместе со сканирующей системой с управляющей вычислительной машиной через дуплексный регистр 10, модуль вывода дискретной информации 11, модуль ввода дискретной информации 12, связанный с датчиком углового положения детали кода

Грея 9 и механизмом 5 обеспечивают сбор информации в блоке памяти УВМ, 2 с.п. флы, 3 ил.

1828789

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при программной электрохимической обработке тел вращения непрофилированным электродом-инструментом.

Целью изобретения-способа является повышение точности многосекционной выборочной обработки за счет повышения достоверности контроля размера по всей обрабатываемой поверхности путем уменьшения технологических ошибок сбора информации о толщине, Это позволяет получать тела вращения с более высокими характеристиками по однотолщинности, прямолинейности, круглости и т.д.

Поставленная цель достигается тем, что при выборочной многоканальной (многосекционной) электрохимической обработке по схеме точения измерения ведут по спирально-кольцевой траектории, Причем траектория перемещения датчика размера детали имеет вид последовательности повторяющихся участков измерений, отстоящих друг от друга на расстояние, не превышающее величина зоны измерительного контакта.

Кольцевые участки траектории датчика размера соединения соединены спиральными участками. При этом ведут статический отбор результатов контроля размера детали по измеренным кольцевым повторяющимся участкам, что исключает погрешность от сбоя сигналов на спиральных участках и стопроцентный контроль всех участков поверхности, подлежащих обработке, По полученным результатам измерения размера детали составляют программу обработки, заключающуюся в том, что определяют закономерность измерения угловой скорости вращения детали и напряжения на электродных секциях электрохимического станка (катодные или магнитокатодные секции), При этом для обеспечения сходимости контролируемого размера к своему номинальному значению ведут повторный контроль размера по всей обрабатываемой поверхности детали, По результатам повторного контроля ведут корректировку программы обработки для обеспечения скорости итерационной сходимости размера детали. Корректировка программы заключается в изменении напряжения по каждому из каналов управления (привода вращения детали, секции электродных узлов) по сигналам датчика углового положения детали.

Причем соотношение скоростей контроля размера детали и анодного растворения должно иметь такую величину, чтобы за время, необходимое для стопроцентного контроля обрабатываемой поверхности, величина электрохимического съема не пре5

55 вышала точности измерителя размера и величины остаточного припуска. Это позволяет упростить процедуру составления программы обработки и ее корректировку из-за отсутствия необходимости учета динамики измерения размера в данной точке поверхности детали за время всего измерительного цикла. Это обстоятельство в совокупности с особенностями траектории перемещения датчика размера обеспечивает повышение точности электрохимической обработки непрофилированным электродом за счет индивидуального подхода к каждому участку анодной поверхности, что позволяет уменьшить исходную разностепенность деталей, их неплоскостность, ог.— руглость и устранить другие отклонения формы и взаимного расположения.

Целью изобретения-устройства является повышение точности многосекционной электрохимической обработки путем непрерывного изменения напряжения дискретным его заданием, что позволяет более тщательно вести выборочный электрохимический съем металла, Это позволяет индивидуально для каждой детали от партии вести доводочные операции как точности формообразования, так и по взаимному отклонению поверхностей.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для выборочного электрохимического съема в процессе течения введен механизм сканирования, осуществляющий сбор информации о толщине стенки с помощью измерительного датчика и аппаратуры контроля, а также коммутирующая система многоканального источника задания напряжения, Многоканальный источник задания напряжения подключен к нагрузке, представляющей собой набор секций многосекционного катода и (или набор обмоток электромагнита для корректировки величины съема при прохождении соответствующего участка анода-детали над катодом-инструментом изменением интенсивности растворения, Многоканальный источник напряжения соединен модулем кодового управления (МКУК), от которого получает команды с учетом сигналов датчика углового положения детали, таймера и последнего замера размера в каждой точке детали. Таймер имеет дополнительную связь с программным устройством сканирования и вращения детали.

Это позволяет по результатам измерения размера при опросе сканирующего датчика осуществлять через аппаратуру периодиче- . ский контроль размера детали и изменять величину съема, При этом через управляющую вычислительную машину (УВМ) коррек1828789 тируют программу включения многоканального источника напряжения, составленную для каждой кольцевой поверхности в соответствии с показаниями датчика углового положения (окружного поворота) детали.

В управляющую цепь каждого канала многоканального источника напряжения введены резисторы, величины сопротивлений которых образуют сходящийся ряд значений, формирующих выходное напряжение источника.

Резисторы включены непосредственно в цепь регулирования углом открытия тиристора. Каждый резистор подобран по величине для обеспечения заданного угла.

Применение в устройстве управления выпрямителя с тиристором регулятором наборов резисторов позволяет дискретно управлять углом открытия тиристоров и, соответственно, выходным напряжением выпрямителей.

Замыкание (подключение) необходимых сопротивлений с помощью УВМ позволяет получить на выходе источника любое заданное, практически непрерывное, значения напряжения. При этом в каждый канал управляющей цепи многоканального источника напряжения введены параллельно подключенные к генератору импульсного задания напряжения добавочные сопротивления, предназначенные для связи с программными коммутирующими блоками

УВМ. Величины сопротивлений образуют равномерно сходящиися ряд значений.

Это расширяет возможности плавного задания напряжения на секциях электродного узла, а следовательно, увеличивает технологические возможности регулировки необходимой интенсивности растворения для обеспечения более высоких параметров выборочности съема и точности обработки.

Кроме того, это упрощает сопряжение источника питания с цифровой системой управления.

На фиг.1 представлена развертка боковой поверхности детали с траекторией перемещения датчика размера (толщины оболочки); на фиг,2 — структурная схема устройства для электрохимической обработки тел вращения; на фиг.3 — фрагмент первичной цепи многоканального источника питания.

По способу выборочной электрохимической обработки тел вращения и с помощью устройства для его осуществления проводилась электрохимическая обработка кольцевой детали 1 (см.фиг,1) наружным диаметром 340 мм из труднообрабатываемой стали ЭП-679ВД. Обработка осуществ10

55 лялась при вращении детали 1 (см.фиг.2) и при частичном погружении ее в ванну с электролитом 2, представляющим собой водный раствор глауберовой соли (160 г/л

Na?04 .10Н20). Многоканальные магнитокатодные узлы 3 обеспечивают получение из исходной заготовки необходимого конечного профиля стенки детали 1, Электродвигатель 4 вращения планшайбы с деталью 1 совместно с механизмом сканирования 5. измерительным датчиком размера (толщины) 6, обеспечивали сбор информации о толщине для составления программы обработки с помощью автоматического ультразвукового прибора AT-22Э И 7 и блока связи

8 с Э ВМ. Датчик углового положения детали

9 (имеющий 128 дискретных положений) вместе со сканирующей системой связан с управляющей вычислительной машиной (УВМ) типа M-6000 через дуплексный регистр (ДР) 10, модуль вывода дискретной информации (МВДИ) 11, модуль ввода дискретной информации (МВВДИ) 12, связанный одновременно с датчиком углового положения детали кода Грея (ДКГ) 9 и механизмом сканирования 5, обеспечивают сбор информации в блоке памяти УВМ.

Проведение выборочной электрохимической обработки осуществлялось устройством (см.фиг.2), включающим устройство электрохимического точения, которое состоит из электродвигателя вращения с планшайбой 4, ванны с электролитом 2 и многосекционного магнитокатодного узла

3. Секции магнитокатодного узла 3 связаны с управляемым выпрямителем 13 и коммутируются контактным реле 14, управляемым через модуль кодового управления контактный (МКУК) 15 и МВДИ 16. Продолжительность обработки отслеживается через таймер 17. В многоканальном управляемом выпрямителе 13 для управления напряжением на выходе резисторы подключены в управляющей цепи (см,фиг.3). Причем величины сопротивлений резисторов представляют собой элементы сходящегося ряда.

Каждый последующий из элементов добавочных сопротивлений равен половине величины предшествующего сопротивления

В. — 1

При движении по спиральной траектории измерительного датчика толщины (см, развертку поверхности на фиг.1) по поверхности детали 1 из начальной точки контроля

"Н" в конечную "К" (фиг.1а) при величине зоны акустического ультразвукового контроля толщины А = 10 мм, не большей шага измерительной спирали, наблюдалось обра1828789

55 зование зоны М на поверхности детали, в которой контроль толщины произведен быть не может. При осуществлении спирально-кольцевой траектории (фиг.1б) опрос датчика производился с шагом 2 /128 рад только при движении по кольцевому участку траектории. При перемещении по спиральному участку траектории из-за переходного режима происходил сбой измерения и для его устранения осуществлялся холостой (без опроса) ход датчика по кольцевой траектории.

Математическое обеспечение процессом состояло из программы измерения 1, программы обработки толщины и назначения режимов ЭХО II программы расчета сопротивлений ill, которые подключаются к управляемому выпрямителю, и программы коммутирования каналов с привязкой к угловому положению детали IV.

Поэтому вначале для составления программы обработки детали матрицу толщин ы, полученную с автоматического толщиномера, "сглаживали" для исключения погрешности измерения по методу наименьших квадратов. Затем определяли топографию распределения по поверхности детали припусков, подлежащих анодному растворению. На основе этой топографии припусков определяли степень равномерности вращения детали за оборот, а также величину напряжения по секциям магнитокатодных узлов по каждой из образующих, определяемой дискретным шагом датчика углового положения детали.

Периодически проводили по всей поверхности детали ультразвуковой контроль толщины и корректировку программы обработки из условия равномерной сходимости текущего значения толщины к номинальному значению по чертежу, При протяженности образующей цилиндра 100 мм и шаге измерительной спирали 5 мм продолжительность цикла измерения составляла 80 мин. При этом наибольшая величина съема не превысила 0,02 мм, что не превышает точности измерителя толщины. Это позволяет упростить подход к учету сходимости обработки (без учета динамики съема во время обработки).

При обработке деталей с круто меняющимся по поверхности детали распределением припуска (например, после механической обработки градиент имеет величину до 0,04 мм/мм) исключение измерительных "мертвых" зон по поверхности позволило повысить точность обработки с

0,05 до 0,02 мм, Эти результаты были получены при реализации работы устройства по заявляемому способу, работа которого сводилась к следующему. Через таймер задают период работы измерительного устройства толщины и включают вращение детали. При вращении детали и перемещении с помощью механизма сканирования ультразвукового измерительного датчика (УЗД) собирают значения толщины стенки по траектории перемещения УЗД. Измерительный сигнал с УЗД поступает в автоматический толщиномер

AT-22ЭИ, где происходит его преобразование в цифровой код, показывающий значение величины в четырехзначном двоично-десятичнсм коде на индикаторе толщиномера, Значение толщин в блоке связи с ЭВМ прибора AT-22ЭИ преобразуется в четыре четырехразрядные кодовые посылки, сопровождаемые сигналом

"строб", Сигналы с блока связи с ЭВМ и обратно поступают через дуплексный регистр (ДР) управляющего вычислительного комплекса (УВК) M-б000. Связь УВК с блоком связи с ЭВМ осуществляется по асинхронному принципу "запрос-ответ", УВК посылаетсигнал "запрос", блок связи с ЭВМ выставляет сигнал "готовность", УВК, получив сигнал "готовность", ожидает от блока связи сигнал "строб" и по нему вводит 4-х разрядный код младшего значения толщины. Такая процедура ввода повторяется для всех 4-х кодовых посылок. Записанные таким образом в память УВК значения преобразуются в величину толщины и по желанию оператора могут быть распечатаны на устройстве быстрой печати (УПБ) или на экране дисплея станции индикации данных (СИД1000), Для перемещения УЗД вдоль образующей используют механизм сканирования, имеющий на выходе ходовой винт с маточной гайкой, один оборот которого перемещает УЗД на 5 мм вдоль образующей.

Управление двигателем механизма, напрямую связанным с ходовым винтом, осуществляется от модуля вывода дискретной информации УВК. При перемещении штока механизма сканирования, жестко связанного с маточной гайкой, фотодатчиком механизма сканирования формируется импульс, соответствующий одному обороту, который через модуль ввода дискретной информации (МВВДИ) вводится в УВК, сигнализируя последнему о переходе УЗД, расположенном на конце штока механизма сканирования, на очередное кольцевое измерительное сечение детали, вращающейся под ним. После прохождения всех . измерительных кольцевых сечений срабатывает концевой выключатель выдвинутого штока механизма сканирования и УВ К выда1828789

10 ет команду на реверс вращения двигателя механизма сканирования, который отключается от другого концевого выключателя, замыкаемого втягиваемым штоком, Датчик углового положения по коду

Грея (ДКГ) через равные угловые промежутки (1/128 часть окружности) выдает сигнал

УВК на процедуру опроса измерителя толщины AT-22ЭИ в процессе вращения детали. Для получения достоверных значений толщин программа измерения имеет алгоритм отбраковки толщин и временных задержек на опрос AT-22ЭИ по ДКГ.

Датчик установлен с возможностью синхронного вращения через зубчатую передачу со шпинделем станка, на котором с помощью планшайбы установлена деталь, Семизначный код с ДКГ вводится с УВК M600 через МВВДИ, В процессе измерения от УВК подается команда на выдвижение штока механизма сканирования до измерительного сечения по импульсу от фотодатчика оборота ходового винта механизма сканирования. Дaree

УВК ждет начала оборота по реперной образующей детали (все нули по показаниям

ДКГ) и производится дискретный опрос (с шагом, равным 1/128 части окружности) для всех угловых положений ДКГ в данном измерительном сечении. Окончание цикла измерения заканчивается сглаживанием результатов по методу наименьших квадратов последовательно по строчкам и столбцам матрицы значений толщины, представляющей собой развертку поверхности контроля с координатно разнесенными величинами, Составление программы обработки сводится к определению распределения по окружной развертке детали последовательности необходимого изменения напряжения при каждом положении ДКГ по соответствующим секциям катодных пластин и/или секций электромагнитных обмоток, регулирующих интенсивность обработки и изменений угловой скорости вращения детали за оборот. Такая обработка массива толщин позволяет определить изменение за оборот по каждому каналу управления величины напряжения на клеммах многоканального выпрямителя с привязкой по положению ДКГ.

В программном блоке расчета сопротивлений определяют номера сопротивлений, которые надо подключить по каждому каналу управления напряжения на выходе в развертке поверхности детали по ДКГ.

При этом номера сопротивлений определяют как необходимые номера членов последовательности сходящегося ряда, сумма

55 членов которых численно равна суммарному сопротивлению, необходимому для получения на выходе заданного значения выходного напряжения, На основании полу-.åíèûõ данных по каждой секции в развертке ДКГ составляют программу включения сопротивлений многоканального управляемого выпрямителя.

При этом управление з ектрохимическим сьемом в процессе врагцения детали относительноо магнитокатодн ых узлов сводится K цилиндрическому за оборот изменению напряжения по сигналу ДКГ по ранее сос-авленной программе, которая корректируется при следующем цикле измерения толщины стенки в соответствии с выбранным законом сходимости результатов толщины к номинальному значению, Таким образом, при дискретном подключении необходимого числа сопротивлений, предоставляется возможным плавно менять напряжение на выходе каждой секции многоканального источника питания.

Этим и добиваются расширения технологических возможностей непрерывного изменения напряжения за счет использования дискретных средств, которое приводит в конечном к увеличению точности обработки, Формула изобретения

1. Способ выборочной злектрохимической обработки тел вращения с управлением ходом растворения по результатам измерения контролируемого размера при перемещении измерительного датчика по спирали с шагом, меньшим величины эоны контроля,отличаю щийсятем,что,с целью повышения точности многосекционной обработки, перемещение по спиральной траектории осуществляют при переходе с одной кольцевой измерительной траектории на другую без съема сигнала, причем анодное растворение осуществляют со скоростью, обеспечивающей величину съема эа время одного цикла измерения по всей поверхности обработки, не большую остаточного припуска, 2. Устройство для выборочной злектрохимической обработки тел вращения, включающее устройство злектрохимического точения, механизм сканирования измерительного датчика, аппаратуру контроля съема металла, коммутирующую систему многоканального источника дискретного задания напряжения с системой управления, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности многосекционной обработки путем непрерывного изменения напряжения дискретным его заданием, в каждый канал управляющей цепи многоканального источника напряжения введены

1828789

Й г,P

oem Cf

Риа. 3

Составитель А.Корчагин

Редактор Е.Полионова Техред М.Моргентал Корректор С.Лисина

Заказ 2463 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101,l пl параллельно подключенные к генератору импульсного задания напряжения добавочные сопротивления, предназначенные для связи с программными коммутирующими фР

L ХО блоками управляющей вычислительной машины, причем величины сопротивлений образуют равномерно сходящийся ряд значений.