Способ алмазно-электрохимического шлифования

Патент 1000207

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Сециалистичесиик

Республик

«iil000207 (63) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 26 1190 (21) 3008367/25-08

1И)М. Кл.з

В 23 P l/04

//8 23 P 1/10 с присоединением заявки МГосударствен ный комитет

СССР но делам изобретений и открытий, (23) Приоритет-

{33) УДК 621.9. .047(088.8) Опубликовано 2&0283. Бюллетень Мо8

Дата опубликования описания 280283 (54 ) СПОСОБ АЛМАЗНО-ЭЛЕКТРОХИИИЧЕСКОГО

ШЛИФОВАНИЯ

Изобретение относится к электрофиэическим и электрохимическим методам обработки, а именно к комбинированным методам обработки металлов и сплавов, основными составляющими съема при которых является абразивное микроразрушение припуска, электрохимическое растворение и электрическая эрозия.

Известен способ комбинированной обработки в среде электролита с пониженной электропроводностью, когда периодически по сигналу, характеризующему достижение рабочей поверхностью инструмента оптимальных режущих свойств, уменьшают напряжение до значений, не достигающих напряже- ния горения дуги $1).

При этом способе достигаются высокие производительность и режущая способность круга, однако в периоды действия напряжения, превышающего напряжение горения дуги, наблюдается повышенный износ инструмента и. возможно изменение кристаллической структуры материала, что недопустимо при обработке монокристаллов различных металлов, литых магнитов и . на финишных операциях.

Известен также способ снижения эрозионного износа алмазных кругов на металлической связке при алмазно-электрохимическом шлифовании.

При этом способе шлифования осуществляют питание выпрямленным током напряжением 2-10 В. Во время начального периода (2 с), когда круг вступает в контакт с обрабатываемой поверхностью, подают напряжение 2 B с тем, чтобы уменьыить интенсивность разрядов и возникающий при этом эрозионный износ. Во время второго периода шлифования напряжение увеличивают до б В. Во время Финишного периода (3 с) источник йитания выключают и обработку ведут,в режиме алмазного шлифования E 2).

К недостаткам известного способа относятся высокий расход алмазов из-за отсутствия контроля за различными составляющими электрической эрозии, а также недостаточно высокое качество обработки.

Цель изобретения вЂ” повышение качества обработки и снижение износа алмазного инструмента °

Поставленная цель достигается тем, что в процессе алмазно-электрохимического шлифования прн питании

1000207 выпрямленным током напряжением 210 В ведут обработку электрическими разрядами длительностью 10 6 ñ и менее и амплитудой, не превышающей напряжение холостого хода источника питания.

При этом ведут подавление электрических разрядов длительностью более

10 с и амплитудой, превышающей напряжение холостого хода источника пи10 тания, для чего шлифование производят в присутствии включенных парал-5

Разряды длительностью более 10 С и амплитудой, превышающей напряжение холостого хода источника питания, возникают в результате действия реактивной составляющей внутреннего сопротивления источника питания, засаливания рабочей поверхности круга, вынужденных колебаний технологичес15

20 кой системы, возникновения, смещения или устранения волнистости круга, неравномерности припуска заготовки.

Устранение указанных явлений, ответ. ственных эа контактно-дуговые. разря25 ды,увеличение расхода алмазов, уменьшение электрохимической составляющей съема, искажение профиля инструмента, ухудшение качества обработки за счет настройки станка или улучшения схемного исполнения источника питания и конструкции токоподводов невозможно.. Контактно-дуговые разряды

40 с амплитудой, превышающей напряжение холостого хода источника питания, обеспечивающие проявление отрицательного эффекта эрозии, подавляются С-фильтрами (системой фильтров)

В МЭП перед режущими зернами алмазного круга за счет образования стружки возникают электрические разряды, в зависимости от схемы АЭХШ, размеров круга, зернистости и концентрации алмазов их частота изменяется в пределах 100 кГц вЂ” 2 МГц, т.е. их длительность составляет 10 5 с и менее. Высокочастотные искровые разря-ды активируют токопроводную часть алмаэоносного слоя круга и обрабаты- . ваемую поверхность заготовки, их низкая энергия не препятствует максимальному проявлению электрохимической составляющей съема. Сочетание активного электрохимического раство1 рения (ЭХР) и высокочастотных искровых разрядов способствует повышению

55 режущей способности алмазного инструмента, не увеличивая расход алмазов.

Таким образом, весь цикл обработки заготовки ведется в условиях максимального проявления ЭХР и абразивного съема с непрерывной чисткой рабочей поверхности круга и активацией обрабатываемой поверхности заготовки маломощными высокочастотными искро60

65 лельно нагрузке вЂ” рабочему промежутку

LC-фильтров. выми разрядами длительностью менее

1; 10-6 с.

Способ осуществляют следующим образом.

На контактирующие электроды (заготовку и круг), в зону контакта которых поступает электролит, подают рабочее напряжение необходимой величины, параллельно МЭП в цепь нагрузки включают резонансный LC -фильтр (один контур или система контуров), включают необходимую подачу инструмента и заготовки (или только инструмента, или только заготовки в за" висимости от кинематики станка) и ведут обработку заготовки в режиме

АЭХШ. Параметры реактивных элементов резонансного контура псдбирают таким образом, что возможность появления в МЭП контактно-дуговых разрядов, длительность которых превышает 1 10 6 с, исключается; возможность инициирования импульсов с амплитудой напряжения, превышающей амплитуду напряжения холостого хода источника питания, также исключается.

Указанные условия реализации действия энергии электрического поля обеспечивают максимальный вклад в механизм съема ЭХР. При напряжении на электродах 2 вЂ” 10 В, значение которого определяется схемой шлифования, свойствами обрабатываемого материала, размерами и формой заготовки, зафиксированы различные электрические разряды. При АЭХШ кругами с алмазами зернистости 160/12550/40 величина МЭЗ достигается 12

4 мкм соответственно. При такой величине зазора и напряжении на электродах ? В плотность тока превышает б A/ñì, а напряженность электрического поля составляет 0,166-0,5 В/мкм.

Значит даже при минимальном напряжении на электродах в МЭП возникают электрические раэряды. Выделение в канале разряда теплоты сопровождается образованием в МЭП газовых пузырьков и их локальным скоплением. B зонах скопления пузырьков газа наиболее вероятно возникновение высокочастотных искровых разрядов, на канал которых жидкая фаза оказывает окусирующее действие, другие виды разрядов, длительность которых более

1 10 6с, подавляются включенными параллельно нагрузке источника lC фильтрами. Настройкой и подбором параметров реактивных элементов (AC-фильтра достигаются наиболее оптимальные условия обработки, когда длительность искровых разрядов составляет 6 .10- с, т.е. происходят только высокочастотные электрические разряды в результате пробоя межэлектродной среды через газовые пузырьки и образующуюся перед режущими зернами стружкой.

1000207

При такой длительности импульсов энергия разрядов составляет 1,8 ° 10

-6

7.10 Дж, их действие не распространяется за пределы канала разряда и ограничивается объемом лунки, исключается образование микротрещин и фазовых превращений на обрабатывае мой поверхности и рабочей поверхности круга.

Электрические разряды вHocят незначительный вклад в съем металла, в малой степени влияют на ход электрохимических реакций, производят активацию контактирующих поверхнос.вЂ” тей электродов и не вызывают усиленного расхода алмазов ° Обработка каж- 15 дой заготовки производится в описанных выше условиях от начала до конца цикла обработки, при разрыве кон. такта электродов в конце цикла воэможность повышения напряжения и по- ;И явления контактно-дуговых явлений исключается.

Пример. Изобретение реализовано при АЭХЫ твердого сплава Т5К12В и магнитотвердого сплава ЮН13ДК24 на модернйзированном станке модели 312М кругами АЧК 150r20r3-MBl; М013Э,ТМ2, М5-5-100, 75-ACB 160/125-80/63. Йсточник питания вЂ” выпрямитель ВУ-12/600, в цепь нагрузки которого включен фильтр-пробка, подавляющий электрические разряды длительностью более

1 О ñ . Условия и режимы обработки: нормальная составляющая усилий шлифования 10 вЂ” 20 Klc/см, рабочее напряжение 2 вЂ” 8 В, пло юность тока

30 вЂ” 100 A/cM, скорость резания:

15 м/с. Для АЭХШ сплава Т15К12В Используют электролит на основе Na>PO4 и Na, для магнитотвердого сплава вЂ” на основе НаН03 и KBr. 40

Титановый сплав ВТ3-1 и стали

12-13 и Х15Н5Д2Т-У-Ш обрабатывают на модернизированном круглошлифовальном станке ЗБ12 при скорости резания

35 м/с, продольной подаче 3,5-6 м/мин ..45 поперечной подаче 0,02 мм/дв.ход, рабочем напряжении 3 вЂ” 10 В, с электролитами на основе NaN+и NaN+. В цепь нагрузки источника питания также включают фильтр-пробку.

Используют круги АППЗООю 127 40 (25,16/ 5-М016, М020, М013Э-100-АСВ

200/160-63/50. Выполняют также сравнительные испытания по АЭХШ на режимах, указанных в прототипе.

Результаты испытаний сведены в таблицу.

Как видно из таблицы, производительность АЭХШ по предлагаемому способу выше, так как на протяжении всего цикла обработки ос дествляется

ЭХР, а при использовании способа

АЭХШ с пониженным напряжением в начальный период и с отсутствием напряжения в завершающий период, как указано в прототипе, производительность значительно ниже, шероховатость и расход алмазов при этом значительно выше. Стабильность процесса способствует снижению расхода алмазов и шероховатости поверхности.Раз меры эрозионных лунок незначительны, а их глубина значительно меньше глубины микровыступов и борозд от воздействия абразивных зерен, а именно ниже значений R для четырнадцатого класса шероховатости, т.е. достигаются показатели, получение которых невозможно при любых других известных способах АЭХШ.

При обработке по предлагаемому спссобу наблюдается плавное изменение остаточных напряжений в поверхностном слое, а прн обработке способом-прототипом вЂ” скачкообразное.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого способа АЭХШ заключается в снижении шероховатости поверхности; уменьшении расхода алмазов и повышении производительности обработки.

1000207

° «

° В .б

» о о о

«В

I о л

ICl

° «

° в о

О о

»»\

° е

3 М

ВВВ

В»

1 < l о

О о

IA л

ltl

» о

«Ф

О е б

» о

IA о

° е

«В

» р

О о

«В

«Ъ

В»Ъ lO

<«

1 1 м

«В б

1«<

ICS

» о

«Ъ

o .

«В

»«

I б б б б

» л

IA ч

\ л ° Ol

» е«В

«<

I 1

T л

«В

1 .1.

I Ф

»ВЪ

»"\

°, «б

О ее

»»Ъ

«В

» «<

l 3

»ВВ CO

CSS ° » чО

» о

»ВЪ

«I

О о

»«I

«Ф

° 1

° <<

«I

I 1 м. о

1А ер

»ВВ

Cl л

»»В

В» в

МЪ

В«< о

» о

«С

» о л

«s

«В л

)

Ф ф

Ф л

1 I

r л

CO ле

I»

1 <В б 1«

1 g

f е< б Ф 3

)5 .!

М о о

С< к

ВВ

О«В

I i

<ь<3

1 I ..

<Я

I I 1 ! а И4 ! «В.l

f е I I .1 I 91 ! 1 C< I

° б 1 4 Е

I 1.11 I

1 В И< ! б йl

IS I

<ОВ б 11»3 I ß»

I 1&1<

Г s, 4A

1 б 1 К 1 б А»1 В 1

193 I Cl

1 3» 1 . 1 11 1

1»бб ° $ <«1

< Х! ВОВ

1 1» 1

111S

<В<

ВО<ЮВ.!

<ОВ«В< Г

I OII»I) 4l

ВО< S Е<1

В ° б C 1 б I В В« .

<В 1 ! <о<

< S SS1

ОВ

I б О»< б <П<

1 - 1 1

1 ° <1< Ф вЂ” 1

В»ВЪ 1 e I

I 3»fI ° C 1

В l бб«!

l I Ф!

I I < !<В

1 1 I б<1

I<<< ! б 1 <1 !

«1»

1 О о р е

О -» л О о

O ВВЪ о л

° «Ol

«1 л

О б

O,I л

° о й

g 1

Йи!

1 1 1.

I !

<о о еь ев «a. j

«В У IA !

» ° и

1 1 . л л о о 1» со

Л «В «В,. р А 1

<» Л C«S

О О

° »

ВВЪ

«S у»Ъ О

» «В е

1 I I

О IA IA

1 ."1

II è <% l

1000207

Формула изобретения

Составитель B. Лукьянов .

Редактор Л. Филь Техред М,Гергепь Корректор A. дзятко

Заказ 1232/11 Тираж 1104 Подписное

ЙНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

ФиЛиал ППП Патент,, r. ужгород, ул..Проектная, 4

1. Способ алмазно-электрохимического шлифования при питании выпрямленным током напряжением 2 вЂ” 10 В,. отличающийся тем, что, с целью повышения качества обработки и снижения износа алмазного инструмента, процесс шлиФования ведут электрическими разрядами длительностью

10- с и менее и амплитудой, не превы-10 шающей напряжение холостого хода uc iточника питания. °

2 ° Способ по п.. 1, о т л и ч а юal и и с я тем, что осуществляют подавление электрических разрядов . длительностью более 10 с к амплиту. дой, превьапающей напряжение холостого хода ксточника питания, для чего шлифование производят в присутствии включенных параллельно нагруэ ке - рабочему промежутку LC -фильтров.

Источники информацик, принятые во внимание при экепертизе

1. Авторское свидетельство СССР

В 560725, кл. В 23 P 1/10 1975 °

2. F. Hughes and Notte Industrial Diamond Review, 1965 Х11, v. 25, В 30, р. 584-587.