CS377491A3 - Method of regulating electric current in the course of electrochemicalmachining process - Google Patents

Description

\“·Μ.'.ϊ?’'-ύ'·.·.VW IC.T .,·:?· ·;.ί ··.·.’·,.·-:·· ΡΛ·^?Γ'ΖΛ*.··<3»Λ·.ϊ<*:Α(1> ν.ν<»6.-ΑΎ·;α^ •.• V,·;·.·. ,>.v,7ř<f;nř4v^t^UW*

Způsob regulace elektrického proudu při elektrochemickémobráběcím procesu P^last-teclmikj

Vynález se týká způsobu regulace elektrického prou-du při elektrochemickém obráběcím procesu, při kterémse vytváří mezi nástrojem a obrobkem pracovní mezera,kterou protéká elektrolytický roztok a obrobek je napo -jen jako anoda a nástroj jako katoda na regulovatelnýzdroj stejnosměrného proudu, přičemž napětí v mezeře seprůběžně zvětáuje v závislosti na práčovoí mezeře zvět -Šující se během obráběcího procesu. Z patentního spisu DE 37 09 4J3 je znám takový způ-sob, u kterého se napětí u pracovní mezery reguluje vzávislosti na zvětšující se pracovní mezeře tak, že upracovní mezery je konstantní pracovní proud, to je re-gulace naa konstantní proud.

Podle patentního spisu DE 16 15 098 se během obrá -běcího cyklu měří počet coulombů nutný pro úběr předemzadaného množství kovu a porovnává se a nastavitelnoužádanou hodnotou. Jakmile skuteěná hodnota dosáhne žá -dané hodnoty, obráběcí proud se ádpojí. Způsob pracu -je s konstantním napájecím napětím, to je regulace nakonstantní napětí. Se vzrůstající velikostí pracovnímezery klesá tudíž pracovní proud. Obráběcí doba jetudíž delží než při prvním principu regulace na kon -stantní proud. Protože množství úběru materiálu za jednotku času je přímo úměrné velikosti pracovního prou-du, nabízí se přímo, pracovat s velkým proudem při níz-kém napětí. Při zbavování otřepů se prokázala jakovýkodná hodnota velikosti proudu 0,5 A/l mm délky hrany.Protože při regulaci na konstantní proud zvětšuje senapětí mezery mzi obrobkem a nástrojem s rostoucí šíř -kou mezery přibližně lineárně, vzrůstá v důsledku tohotaké výkon lineárně, který pak musí odvésti elektro -lytický roztok. V důsledku toho zvyšuje se teplotaelektrolytického roztoku mezi výstupem a vstupem vobráběcím zařízení a musí se chladit. Jestliže sevychází z této skutečnosti, že se zvětšující se šířkoumezery se zvětšuje úměřnš také průtok elektrolytické -ho roztoku, může se předpokládat, že při regulaci nakonstantní proud během pracovního procesu může selineárně stoupající výkon absorbovat rovněž přibližně lineárnězvětšujícím se objemem proudu elektrolytického roztoku,takže teplota elektrolytického roztoku na výstupu zezařízení zůstává přibližně konstantní.

Poata_vynálezu tíkolem vynálezu je vytvořit takový způsob regula -ce, aby se urychlilo elektrochemické obrábění obrokůbez toho, že by došlo k nepřípustnému zvýšení teplotyelektrolytického roztoku.

Tento úkol se u způsobu shora uvedeného druhu ře -ší tím, že velikost proudu mezery se za jednotku ěa -su po dobu pracovního procesu průběžně zvyšuje v zá -vislosti na fyzikální veličině měnící se se zvětšu -jící se šířkou pracovní mezery, kterážto fyzikálníveličina se stále ipříp. přerušovaně měří.

Zatímco tedy bylo dosud známo, pracovati s pozvolným zmenšováním velikosti proudu, tedy regulací nakonstantní napětí a rovněž bylo známo, použiti regulacina konstantní proud, navrhuje vynález takový způsob re -gulace, podle kterého se množství proudu za Sašovou jed-notku se vzrůstající velikostí pracovní mezery průběžnězvyšuje. Je zřejmé, že tím i celkově větší množstvíproudu za předem zadanou pracovní dobu se může použít,ěímž se doba trvání práce zmenší. Protože u způsobu po -dle vynálezu stoupá se zvětšující se pracovní mezeroujak napětí, tak také proud, zvětšuje se progAivně vý -kon, přenášený na elektrolytický roztok, což by vlstněmuselo vésti k pozvolně stoupající výstupní teplotě elek-trolytu. Překvapivě však k tomu nedochází. 1 &amp;

Způsob podle bodu 2 dovoluje zejména jednoduchoumožnost regulace množství proudu. Alternativy k tomu js<uvedeny v bodu 3· Elektrolyt se nesmí v žádném přípa -dě částečně odpařovat. Měřili se například průběžně te -plota elektrolytu na výstupu z obráběcího zařízení, pakse může pracovní napětí stále tak zvyšovat, až výstupníteplota zůstane konstantní. Poněkud nákladnější bylaby regulace proudové hustoty v závislosti na ku elektrolytu při průchodu pracovní mezerou a také/prů točného množství elektrolytu. V zásadě však byly by obatyto způsoby rovněž použitelné. Další alternativa regu -láce proudu je chráněna v bodu h.

Je zcela nerohodující, které fyzikální veličiny seměří, a použijí se pro regulaci množství proudu. Přestoje však třeba dáti přednost většímu zvýšení napětí v pracovní mezeře, nežli dosažení konstantního proudu v mezeře.

Zvýšené množství proudu lze realizovat re jen zvýše ním jeho intenzity, nýbrž také způsobem podle bodu 6.

Způsob podle bodu 7 má tu přednost, že zabraňuje poškození nástroje a neodbornému vložení obrobku a dáleumožňuje ^Jistit příliš velké hroty, které v normální pracovnídobě se nemohly odstranit. Způsobem podle bodu 8 jemožné přiblížení se k optimálnímu průběhu množství prou-du po dobu obrábění a způsob podle bodu 9 dovoluje vespojení s uložením žádané hodnoty do paměti, rozpozná -ní a zabránění poškození nástroje a obrobku. £_obráz^_na_yýkrese

Vynález bude blíže vysvětlen na příkladu provedení,znázorněného na výkresu.

Na obr. 1 je v řezu znázorněn pohled ze předu na za -řízení pro elektrochemická odstraňování hrotů obrobku.

Na obr. 2 je znázorněna pracovní mezera mezi nástro-jem a obrobkem na počátku elektrochemického zaoblovací -ho procesu.

Na obr. 3 je znázorněno stejné uspořádání jako v obr.2 avšak po provedeném opracování obrobku.

Na obr. 4 je diagram se znázorněním několika běhemobráběcího pochodu měnících se veličin elektrolytu, pra -covní mezery a elektrické veličiny jak podle vynálezu taki podle stavu techniky.

Na obr. 5 j® znázorněno blokové schéma zapojení proobjasnění způsobu regulace podle vynálezu. Př í klady_pr ove den í „vynálezu V obr. 1 znázorněné zařízení slouží pro odstraňování hrotil a hran obroku 10, který je ze shora zasazen dodržáku 12 obrobku a je opatřen př íčným otvorem 14 amá se uvnitř zbavit hrotů a hran. Do vnitřku obrobku 10zasahuje nástroj 16, který je opatřer^prstencovou elek -trodou ., nacházející se vedle příčného otvoru 14.Nástroj 16 je opatřen proudovým přípojem 18 a jakokatoda je připojen na zdroj stejnosměrného proudu. Naobrobek 10 je nasazen odpružený anodový kontakt 20,který je rovněž připojen na zdroj stejnosměrného proudu.Elektrolytická tekutina proudí přívodním potrubím 22 do vnitřku držáku 12 obr^cu, protéká pra ·» covní mezerou mezi prstencovou elektrodou nástroje 16a obrobkem 10 a vstupuje příčným otvorem 14 v obrobku10 do výstupního kanálu 26, který je vytvořen mezihrncem 24, působíaím jako ochrana proti rozstřikovánía držákem 12 obrobku. Ve výstupním kanálu 26 je umístěnsnímač 28, který měří fyzikální veličinu elektrolytickéhoroztoku.

Obr. 2 a 3 ukazují zjednodušeně pracovní mezeruJO vytvořenou mezi nástrojem 16 a obrobkem 10. Ná-stroj 16 slouží zde k zaoblení hran bbrobku. Obr. 2ukazuje tvar obrobku 10 a pracovní mezeru JO na za-čátku obráběcího procesu. Obr. 3 ukazuje poměry nakonci obráběcího pochodi. Protože se pracovní mezeraJO rozšíří např. ze 0,3 mun na přibližně 0,5 Μ, zrně -ní se také fyzikální hodnoty elektrolytu na snímaěi28, který můžě být vytvořen např. jako snímač teploty,jako snímač tlaku nebo jako snímač průtočného množství.Jestliže bychom předpokládali, že u snímače 28 sejedná o snímač teploty, pak by tento snímač při kon —stantním absorbování energie elektrolytem v pracovnímezeře v důsledku proudu, tekoucího mezi elektroda -mi, ukazoval pokles teploty, jestliže vstupní teplota předem zadaná neznázarněným chladičem,/konstaniní.

To spočívá na rozhodujícím redukování škrticího efektuběhem rozšiřování mezery. Při regulaci na konstantní te-plotu stoupá napětí mezi elektrodami v pracovní mezeřeJO, takže taká úměrně stoupá množství tepla, která jetřeba odvést elektrolytem. Přitnu však převáží vlivzvětšeného průtočného množství v důsledku rozšíření meze -ry, takže se stále ještě měří pokles teploty na snímači28. Jestliže se nyní průběžně zvyšuje napětí v pracov -ní mezeře %Q nepatrně nad hodnotu platnou pro konstant-ní proud, pak stoupá také velikost proudu s rozšiřovánímmezery a toto přídavné zvýšení napětí je možno velmi jed -noduše regulovat v závislosti na výstupní teplotě elek -trolytu tak, že výstupní teplota zůstává konstantnínebo se mění s dobou obrábění podél křivky žádané hodnoty.Podstatné je přitom, že velikost proudu se během obrá -bědí doby plynule nebo v jemných stupních zvyšuje, takžecelkové množství proudu nutné pro obráběcí proces půso -bí mezi elektrodami kratší dobu, nežli by tomu bylo ▼případě regulace na konstantní proud. Tím se redukujepracovní doba.

Je zřejmé, že místo snímače teploty se může taképoužít měřicí přístroj průtočného množství v okftiu po -trubí elektrolytu. Tento snímač se nemusí nutně uspořádatve výstupním kanálu 26 zařízení. Protože tlakový spádse se vzrůstající šířkou pracovní mezery 10 zmenšuje,zvyšuje se průtočné množství elektrolytu a tato hodnotase použije pro regulaci zvýšení napětí v pracovní me -zeře JO, aby se tak zvýšila velikost proudu. Protožeškrticí efekt v pracovní mezeře JO se může také mě —řit jako pokles tlaku, lze na základě toho použít ta -ké dva snímače tlaku a sice jeden n;a výstupu a jedenna vstupu zařízení, aby se dostala požadovaná regulo - váná veličina.

Konečně je také samozřejmé, že vzdálenost mezi obě -ma elektrodami se může známým způsobem měřit na induktiv-ním nebo kapacitním principu, takže prostřednictvím těch. -to naměřených, hodnot se může přímo stanovit šířka mezerya jako naměřená hodnota se může použít pro regulaci na -pěti.

Nejjednodušší řešení plynulého zvyšování proudu mezioběma elektrodami v pracovní mezeře £0 se provádí v zá-vislosti na pracovní^ napětí, panujícím mezi těmito elek-trodami a průběžně měřeným. Jestliže např. podle obr. hje na začátku pracovního procesu v pracovní mězeře £0,napětí 12 V a teče proudu 240 A, pak je potřebné stá-lé zvyšování napětí, aby se tento proud udržel na kon-stantní hodnotě 240 A. Průběh j>2 napětí v obr. hukazuje, že po obráběcí době 60 sec dosáhlo napětí hod -notu 18 V. Příslušná velikost proudu probíhá podél vo -dorovná čáry £4 a je, stejně jako předtím, 240 A. Pro -tože ale prakticky ve všech případech elektrochemické-ho obráběníjje v důsledku rozšíření mezery přípustnénejméně 10-procentní zvýšení proudu, dochází u skutečné-ho pracovního napifrtí průběžně k .odpovídajícímu zvýše -ní. Skutečný průběh pracovního napětí je znázorněnkřivkou ^6,která je zde z důvodu zjednodušení zná -zorněna lineárně, což ale není naprosto nutné, nebořje také možný stoupající nebo klesající průběh. Bě -hem pracovního cyklu se při tomto průběhu napětí do -sáhne průběžného zvyšování velikosti proudu. Tentoprůběh velikosti proudu je představován křivkou £8,která oproti přímce 3ií Pr° regulaci na konstantníproud má stoupající trend. Protože tedy napětí nakonci pracovního cyklu je o 10 procent vyšš^než-lipočáteční napětí, totiž 19,8 V místo 18 V, zvýšila setaké velikost proudu rovněž o 10 procent, totiž z 240 A na cca 264 A. Střední zvýšení proudu Siní v příkla -du provedení 5 procent a o tuto hodnotu se zmenšuje do -ha obrábění, která je místo 60 sec jen 57 see.

Jak vyplývá z obou levých souřadnic z obr. 4, roz -šířila se pracovní mezera z 0,J mm na 0,5 mm /křivka 40/a tlak elektrolytu před a za mezerou se zmenšil z 3 barů.na 2 bary /křivka 42 v obr. 4/.

Obr. 5 objasňuje blokové schéma zapojení regulačníhozařízení pro průběžné zvyšování velikosti proudu běhempracovního procesu v závislosti na měření napětí v pra -covní mezeře mezi obrobkem 10 a nástrojem 16. Tam mě-řené napětí se převádíV^/D převodníku 44 na číslicovéhodnoty. Naměřené hodnoty v čase tg a v čase t^ sepřechodně ukládají do pamětí 4£, 4£ a přivádějí seobvodu 46 pro tvoření rozdílů. Jako při obvyklém způ -sobu regulace na konstantní prouce měří úbytek napětína předřadném odporu 48 v pracovním obvodu ^re-gulovatelného proudového zdroje £2 a v A/D převodníkuse převádí na číslicovou hodnotu. Digitalizované hod -noty úbytku napětí se porovnávají s odpovídajícímipředem zadanými hodnotami v komparátoru J>6t j®k°ž vý -stup řídi proudový zdroj £2, aby s® známým způsobemnapětí proudového zdroje průběžně tak zvyšovalo, aby v rozšiřující se pracovní mězeře zůstával proud konstant-ním. Podle vynálezu se signály, získané z obvodu 46pro tvoření rozdílů, společně s digitálními hodnotami,vytvořenými v dalším A/D převodníku 5.®» které jsou na -stavitelné prostřednictvím potenciometru 60, přivádějínásobičce 62, která převede hodnotu zvolenou na potencio-metru 60 na hodnotu napětí v mezeře. Výstup násobič —ky 62 je veden ke komparátoiu £6, takže proudový zdroj5.2 obdrží řídicí signál, který způsobí vyšší výstupní 9 napětí než-li to, které by bylo potřebné pro konstantníproud mezi elektrodami, tvořenými obrobkem 10 a ná- strojem 16.

Stálá nebo s pauzami prováděná měření fyzikální ve-ličiny dají se také polle vynálezu použít k ukoněenípracovního procesu, totiž jakmile skutečná hodnota do -sahla žádané hodnoty, aniž by se množství proudu v me -zeře průběžně zvyšovalo. Zejména může se velmi jednodu-še napětí v mezeře zvyšovat plynule nebo jemně odstup -áované tak, aby proud v mezeře zůstával 1 ’ kon - stantním. Pak se může žádané konečné napětí použít proukončení pracovního procesu, když skutečná hodnota dosa -hla žádané konečné hodnoty. Tento způsob má tu přednost,že doba pracovního procesu není řízena v závislosti načase, nýbrž na stavu odstranění hran a hrotů, t. j. nastavu obrobení obrobku. Přirozeně je tato varianta způsobu také použitelnáve spojení se způsobem podle vynálezu podle bodu 1 pa -tentových nároků.

Claims (10)

PATENTOVÍ N í B O I ϊ

1. Způsob regulace elektrického proudu při elektroche -miekém obráběcím procesu, při kterém se vytváří mezi nástrojem a obrobkem pracovní mezera, kterou protékáelektrolytický roztok a nástroj je zapojen jako katoda a obrobek jako anoda na regulovatelný zdroj stejnosměr -ného proudu, přičemž napětí v mezeře se průběžně zvět -Šuje v závislosti na zvětšující se pracovní mezer· bě -hem obrábění, vyznačující se tím, že množství proudu vmezeře se za jednotku času po dobu pracovního procesuprůběžně zvyšuje v závislosti na fyzikální veličině mě -nící se se zvětšující se šířkou pracovní mezery, kterážtofyzikální veličina se stále příp. přerušovaně měří.

2. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že napětí vmezeře se stále měří a v závislosti na naměřených hod -notách se více zvyšuje než-li je potřebné pro dosaženíkonstantního proudu v mezeře.

3. Způsob podle bodu 1 vyznačující se tím, že změna te -ploty, tlaku nebo průtočného množství elektrolytickéhorozto&amp;8/$8iřl}^§gulační veličina pro zvýšení množstvíproudu.

4. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že Šířkamezery se měří induktivně nebo kapacitně a množstvíproudu se průběžně zvětšuje v závislosti ca naměřenýchhodnotách zvýšení šířky mezery.

5· Způsob podle bodu 1 nebo 2, vyznačující se tím, že 11 zvýšení napětí za jednotku Sasu, potřebné pro konstantníproud, je nejméně 10 procent.

6. Způsob podle některého z bodů 1 až 5» vyznačující setím, že zdroj stejnosměrného proudu dodává pulzujícístejnosměrný proud a zvýšení množství proudu se prová -dí zvětšením součtu šířek impulzů za jednotku času.

7· Způsob podle některého z bodů 1 až 6, vyznačující setím, že pracovní proces se skončí po uplynutí předem zadané doby, avšak vyšle se poruchový signál, jestliže ktomuto okamžiku pracovní napětí nedosáhlo ještě žádanéhodnoty.

8. Způsob podle některého z bodů 1 až 7» vyznačující setím, že přípustná proudová množství se v jednotlivých časových okamžicích pracovního procesu nejméně jednou pře zkušují, naměřené hodnoty příslušné fyzikální veličimyse uloží do paměti jako žádané hodnoty a během násle -dujícího pracovního procesu naměřené skutečné hodnoty seuvedou do shody s příslušnými žádanými hodnotami.

9. Způsob podle některého z bodů 1 až 8, vyznačující setím, že skutečné napětí se během pracovního procesu průběžně mění na vyšší žádané napětí a př i výskytu skuteěného napětí, ležícího nad žádaným napětím, se pracovníproces přeruší.

10. Způsob podle jednoho nebo více z bodů 1 až 9» vyznáčující se tím, že pracovní proces se ulpončí, když plynu-le nebo přerušovaně zvýšené skutečné napětí v mezeře dosáhlo konečného žádaného napětí. 13 Seznam použitých vztahových znaěek lo obrobek 12 držák obrobku 14 přiěný otvor l6 nástroj 18 proudový přípoj 20 anódový kontakt 22 přívodní potrubí 24 hrnec 26 výstupní kanál 28 snímaě 30 pracovní mezera 44 A/D převodník 45 parně t 46 obvod pro tvoření rozdílů 47 parně t 50 pracovní obvod 5^ A/D převodník 55 komparátor 58 A/D převodník 60 potenciometr 62 násobička

XABTSOV iλΣ3'ι\ - -íccíi QVyO 15 I1X \ t Í eir;l ? rrnsW