Способ электрохимического формообразования цилиндрических деталей с убывающей зависимостью внешнего диаметра от длины

 

Изобретение может быть использовано при электрохимической размерной обработке сложнопрофильных поверхностей. Производят перемещение заготовки относительно коаксиально расположенного цилиндрического катода вниз до максимальной точки для осуществления формообразования поверхности. На межэлектродный промежуток подают униполярные и/или биполярные импульсы тока прямоугольной формы. Затем заготовку непрерывно перемещают с постоянной скоростью вверх до минимальной точки относительно катода для ее полирования на дополнительном полировочном режиме. Предварительно поверхность заготовки разбивают на k участков и последовательно изменяют режимы обработки каждого участка для регулирования скорости съема металла путем изменения амплитудно-временных параметров импульса и паузы. Способ позволяет получить поверхность заданного профиля, не требуя сложных механических устройств. 1 ил.

Изобретение относится к области электрофизических и электрохимических методов обработки, а именно к способам электрохимической размерной обработки сложнопрофильных поверхностей.

Известен способ электрохимической обработки стержневых заготовок для производства медицинского инструмента [Патент РФ 2064538, C 25 F 1/00//C 25 F 3/06, 27.07.96], включающий электрохимическую обработку заготовок при погружении и извлечении их из ванны с электролитом, отличающийся тем, что при электрохимической обработке заготовки равномерно перемещают вдоль ванны и вращают вокруг своей оси, причем анодную плотность тока на заготовках снижают при извлечении их из электролита по сравнению с погружением, но не более чем в 4 раза.

Недостатками способа являются необходимость сложной кинематики движения заготовок и необходимость использования для снижения тока на завершающем этапе обработки путем изменения межэлектродного расстояния катодов сложной геометрической формы.

Известен способ размерной электрохимической обработки [Авторское свидетельство СССР 472778, B 23 P 1/04, 1973], при котором, с целью повышения производительности, точности и исключения электроэрозионного износа электродов, скважность импульсов в процессе обработки регулируют от малых значений в начале обработки и до больших значений в конце обработки.

Недостатком способа является невозможность плавных регулировок амплитуды и длительности импульсов, что ограничивает возможности регулирования точности получения деталей.

Известно разбиение времени электрохимической обработки на несколько последовательных этапов с различными режимами, изменяющимися от нескольких одинаковых черновых к заключительному одному чистовому [Размерная электрическая обработка металлов /Б.А. Артамонов и др. - под ред. А.В. Глазкова. М.: Высшая школа, 1978. - с.278].

Недостатком такого разбиения является отсутствие изменения режимов обработки на промежуточных этапах, что не позволяет изменять скорость растворения материала заготовки последовательно от режима к режиму.

Близким по сути признаком известного технического решения [Патент РФ 2064538, C 25 F 1/00//C 25 F 3/06, 27.07.96] и заявляемого технического решения является снижение анодной плотности тока на заготовках на заключительном этапе обработки. В известном техническом решении этот признак используется для заключительной полировки поверхности заготовки, а в предлагаемом - дополнительно для получения необходимой формы поверхности детали типа "игла".

Близким по сути признаком известного технического решения [Авт.св. СССР 472778, B 23 P 1/04, 1973] и заявляемого технического решения является использование для обработки импульсов тока и регулирование их параметров для уменьшения производительности обработки от начала к концу обработки. В известном техническом решении этот признак используется для повышения производительности, точности и исключения электроэрозионного износа электродов, а в предлагаемом - дополнительно для получения необходимой формы поверхности детали типа "игла".

Совпадающим признаком известного технического решения [Размерная электрическая обработка металлов /Б.А. Артамонов и др. - под ред. А.В. Глазкова. М.: Высшая школа, 1978. - с.278] и заявляемого технического решения является разбиение времени электрохимической обработки на несколько последовательных этапов с различными режимами, изменяющимися от черновых к чистовым. В известном техническом решении этот признак преследует целью повышение производительности обработки, а в предлагаемом - дополнительно для получения необходимой формы поверхности детали типа "игла".

Наиболее близким к заявляемому техническому решению по технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления игл из цилиндрических прутков [Попилов Л. Я. Основы электротехнологии и новые ее разновидности. Библиотечка электротехнолога. Выпуск 1. - Л.: Машиностроение. 1971. с.21], при котором обработку ведут в растворах кислот, цилиндрическую заготовку, используемую в качестве анода, помещают коаксиально внутрь полого неподвижного цилиндрического катода и постепенно извлекают на необходимую высоту, значительно интенсифицируя анодное растворение на острие, заостряя его (прототип).

Указанный способ имеет ряд недостатков.

1. Способ не позволяет при постоянной скорости извлечения заготовки получать сложный профиль поверхности детали, так как предназначен в основном для заточки острия. Для получения сложного профиля детали необходимо скорость извлечения изменять по программе в зависимости от времени обработки различных участков, что требует сложных механических устройств.

2. Значительное увеличение плотности тока на кончике иглы непосредственно перед выниманием детали из электролита, что усложняет получение игл необходимых геометрических размеров.

3. Невозможность осуществления полировки поверхности иглы.

Задача изобретения - получение сложнопрофильной поверхности цилиндрических деталей с убывающей зависимостью внешнего диаметра от длинн.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе электрохимической обработки цилиндрических деталей с убывающей зависимостью внешнего диаметра от длины, включающем непрерывное перемещение с постоянной скоростью вверх до минимальной точки заготовки относительно цилиндрического катода, расположенного коаксиально с межэлектродным зазором, сначала производят перемещение заготовки относительно катода вниз до максимальной точки для осуществления формообразования поверхности, на межэлектродный промежуток подают униполярные и/или биполярные импульсы тока прямоугольной формы, при этом поверхность заготовки разбивают на k участков, каждый из которых представляет собой боковую поверхность цилиндра высотой hk, последовательно изменяют i режимов обработки каждого участка для регулирования скорости съема металла путем изменения амплитудно-временных параметров импульса и паузы, переключение с i-того режима на (i+1)-ый режим осуществляют после смещения заготовки относительно катода на расстояние k, изменение амплитудно-временных параметров импульсов тока устанавливают из условия осуществления к моменту переключения режима растворения материала на нижней границе участка, равного , где li - необходимый линейный радиальный съем металла на нижней границе k-того участка на i-том режиме, мм, а при движении заготовки относительно катода вверх до минимальной точки производят ее полирование на дополнительном полировочном режиме.

Операция - электрохимическое формообразование поверхности технических игл. Материал игл - нержавеющая сталь 12Х18Н9Т и углеродистая сталь У8. Материал катода нержавеющая сталь 12Х18Н9Т. Используемый электролит - смесь ортофосфорной и серной кислот с добавкой хромового ангидрида.

Выбор амплитудно-временных параметров импульсов технологического тока основывается на кривых нарастания и спада поляризации, полученных экспериментальным путем для обрабатываемых материалов в предлагаемом электролите. Временная зависимость импульсов следующая: импульс положительной полярности длительностью tимп и амплитудой Iимп, первая пауза длительностью tп1, импульс отрицательной полярности длительностью tимп отр и амплитудой Iимп отр, вторая пауза длительностью tп2. Длительность периода следования импульсов тока Т следующая: T = tимп + tп1 + tимп отр + tп2 При подаче униполярных импульсов импульс отрицательной полярности вторая пауза отсутствуют. В этом случае длительность периода следования импульсов тока Т следующая: T = tимп + tп1 Пример 1.

Материал анода - 12Х18Н9Т. Скорость относительного движения электродов дв = 1 см/мин. Геометрические размеры формируемой детали и цилиндрической заготовки представлены на фиг. 1, где Dзагот - диаметр цилиндрической заготовки. Поверхность заготовки разбита на три участка: h1 = 2 см, h2 = 2,5 см, h3 = 3 см Величины Lk составляют: L1= 1,5 мм, L2 = 0,3 мм, L3 = 0,1 мм.

Обработка ведется униполярными импульсами тока следующих параметров: i = 1: Iимп = 7 А/см2; tимп = 1010-5 с; tп1 510-4 с
i = 2: Iимп = 6 А/см2; tимп = 510-5 с; tп1 = 510-4 с
i = 3: Iимп = 4 А/см2; tимп = 510-5 с; tп1 = 1010-4 с
Дополнительный полировочный режим при обратной скорости движения электродов Vдв.обр = 1 см/мин:
Iимп = 0,1 А/см2; tимп = 510-5 с; tп1 = 1010-5 с
Пример 2.

Материал анода - 12Х18Н9Т. Скорость относительного движения электродов дв = 3 см/мин. Геометрические размеры и разбиение на участки такие же, как и в примере 1. Обработка ведется биполярными импульсами тока при следующих параметрах:
i = 1: Iимп = 6 А/см2; tимп = 510-5 с; tп1 = 2,510-5 с; Iимп.отр=1,4 А/см2; tимп.отр = 510-5 с; tп2= 2,510-5 с
i = 2: Iимп = 1,5 А/см2; tимп = 510-5 с; tп1 = 2,510-5 с; Iимп.отр = 0,4 А/см2; tимп.отр = 510-5 с; tп2 = 2,510-5 с
i = 3: Iимп = 0,5 А/см2; tимп = 510-5 с; tп1 = 2,510-5 с; I имп.отр = 0,2 А/см2; tимп.отр = 510-5 с; tп2 = 2,510-5с
Использование биполярных импульсов позволяет увеличить производительность при сохранении точности обработки.

Дополнительный полировочный режим при обратной скорости движения электродов дв.обр = 3 см/мин:
Iимп = 0,2 А/см2; tимп = 510-5 с; tп1 = 510-5 с
Пример 3.

Материал анода - сталь У8. Скорость относительного движения электродов дв = 2 см/мин. Поверхность заготовки разбита на 4 участка:
h1 = 2 см, h2 = 2,5 см, h3 = 3 см, h4 = 3,5 см
Величины Lk составляют:
L1 = 2 мм, L2 = 0,5 мм, L3 = 0,3 мм, L4 = 0,1 мм
Обработка ведется униполярными и биполярными импульсами тока следующих параметров:
i = 1: Iимп = 8 А/см2; tимп = 510-5 с; tп1= 2,510-4 с;
i = 2: Iимп = 1,5 А/см2; tимп = 510-5 с; tп1= 2,510-5 с; Iимп.отр= 0,4 А/см2; tимп.отр= 510-5 с; tп2 = 510-5 с
i = 3: Iимп = 0,5 А/см2; tимп = 510-5 с; tп1= 2,510-5 с; Iимп.отр = 0,2 А/см2; tимп.отр= 510-5 с; tп2 = 510-5 с
i = 4: Iимп = 0,5 А/см2; tимп = 510-5 с; tп1= 2,510-5 с; Iимп.отр = 0,2 А/см2; tимп.отр= 510-5 с; tп2 = 510-5 с
Дополнительный полировочный режим при обратной скорости движения электродов дв.обр = 2 см/мин:
Iимп = 0,5 А/см2; tимп= 510-5 с; tп1 = 1010-5 са


Формула изобретения

Способ электрохимической обработки цилиндрических деталей с убывающей зависимостью внешнего диаметра от длины, включающий непрерывное перемещение с постоянной скоростью вверх до минимальной точки заготовки относительно цилиндрического катода, расположенного коаксиально с межэлектродным зазором, отличающийся тем, что сначала производят перемещение заготовки относительно катода вниз до максимальной точки для осуществления формообразования поверхности, на межэлектродный промежуток подают униполярные и/или биполярные импульсы тока прямоугольной формы, при этом поверхность заготовки разбивают на k участков, каждый из которых представляет собой боковую поверхность цилиндра высотой hk, последовательно изменяют i режимов обработки каждого участка для регулирования скорости съема металла путем изменения амплитудно-временных параметров импульса и паузы, переключение с i-го режима на (i+1)-й режим осуществляют после смещения заготовки относительно катода на расстояние k, изменение амплитудно-временных параметров импульса тока устанавливают из условию осуществления к моменту переключения режима растворения материала на нижней границе участка, равного
,
где li - необходимый линейный радиальный съем металла на нижней границе k-го участка на i-м режиме, мм,
а при перемещении заготовки относительно катода вверх до минимальной точки производят ее полирование на дополнительном полировочном режиме.

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электрохимической рекуперации алмазов и сверхтвердых материалов из отработанного и бракованного инструмента, в частности буровых коронок и долот

Изобретение относится к электрогидравлической обработке деталей от технологических отложений в глиноземном производстве, например, пластин фирмы "Альфа-Лаваль" от алюмосиликатных и железистых отложений

Изобретение относится к области электрохимической обработки поверхностей и может быть использовано для определения момента прекращения электролитно-плазменной обработки при удалении износостойких и жаропрочных покрытий, содержащих в своем составе вентильный металл, с поверхности сталей
Изобретение относится к электрохимической обработке металлов и, в частности, к способу удаления медных покрытий со стальных изделий анодным растворением
Изобретение относится к электрохимической обработке, в частности к способам удаления покрытий с металлической подложки, и может быть использовано при ремонте деталей из никелевых, хромоникелевых сплавов и сталей в различных областях техники: в машиностроительной, авиационной, приборостроительной, нефтяной отраслях промышленностях и медицине
Изобретение относится к области электрохимического травления металлов и может быть использовано в технологии получения тонкопленочных материалов для удаления осадков хрома, меди, никеля и ванадия с узлов и деталей подколпачных устройств вакуумных установок
Изобретение относится к области защиты металлов, в частности к нанесению и удалению покрытий из нитрида титана

Изобретение относится к электрохимической обработке материалов и может быть использовано в станкоинструментальной промышленности при изготовлении и эксплуатации инструментов из сверхтвердых материалов

Изобретение относится к области ремонта изношенных деталей, а именно заточки затупленных кромок режущих инструментов преимущественно сельскохозяйственных машин

Изобретение относится к электрохимической обработке ,в частности, к заточке игл в потоке электролита, и может быть использовано в приборостроении

Изобретение относится к электрохимической рекуперации алмазов и сверхтвердых материалов из отработанного и бракованного инструмента, в частности буровых коронок и долот

Изобретение относится к способу получения одного или нескольких сквозных отверстий в металлической заготовке с помощью устройства электрохимической обработки (устройства ЭХО)

Изобретение относится к электрохимической рекуперации алмазов и сверхтвердых материалов из отработанного и бракованного инструмента, в частности буровых коронок и долот
Наверх