Oblast techniky

Vynález se týká způsobu regulace proudu při elektrochemickém procesu obrábění, při kterém se mezi nástrojem a obráběným předmětem vytvoří pracovní štěrbina, kterou protéká elektrolyt a jejíž šířka se zvětšuje ůběrem materiálu, když z nástroje k obráběnému předmětu teče stejnosměrný proud, který je na konci procesu obrábění větší než na začátku.

Dosavadní stav techniky

Z DE 40 40 590 C 1 je takovýto způsob znám.U tohoto známého způsobu se úběr materiálu určuje průběžnou zkouškou, která se provádí například s konstantní intenzitou proudu. Součin intenzity proudu a doby obrábění je úměrný úběru materiálu. Při této průběžné zkoušce se například měří vzrůst napětí, a to v odstupu nebo kontinuálně, který vede ke konstantnímu proudu po celou dobu trvání pracovního procesu. Pro následující pracovní procesy se ale potom tato regulace na konstantní proud nepoužívá, spíše se, vycházeje od též počáteční intenzity proudu množství proudu za časovou jednotku, kontinuálně nebo v mírných stupních zvyšuje po celou dobu trvání procesu obrábění kontinuálně až na konečnou intenzitu proudu, která se může pohybovat například o 10 % výše než počáteční intenzita proudu. Základem tohoto známého způsobu je myšlenka, že se během procesu obrábění šířka štěrbiny kontinuálně zvětšuje, takže štěrbinou teče více elektrolytu a tím se může odvést také více tepla. Známý způsob se osvědčil a vede ve srovnání s regulací na konstantní proud ke zkrácení doby obrábění.

Úkolem vynálezu je vytvořit způsob regulace proudu, pomocí níž by se dále mohla zkrátit doba obrábění.

Podstata vynálezu

Tato úloha je u způsobu výše uvedeného druhu vyřešena tím, že proces obrábění zahrnuje nejméně dvě periody obrábění, mezi nimiž dochází ke vzrůstu proudu skokem, který činí nejméně 30 % intenzity proudu na konci první periody obrábění.

Stejnosměrný proud se může přivádět kontinuálně nebo v pulsech, přičemž se vzrůst proudu, k němuž dochází na konci procesu, může dosáhnout i zvětšením šířky pulsů.

Při elektrochemickém obrábění a sice zejména při odstraňování otřepu z obráběných předmětů se ukazuje, že otřep, který se má ubírat podél obráběné délky hrany, je často nerovnoměrný. Existují určité místní oblasti, ve kterých je vzdálenost mezi obráběným předmětem a nástrojem menší než v ostatních oblastech. Lze mluvit o tak zvaných špičkách otřepu. Vzhledem k tomu, že v těchto oblastech je elektrický odpor nejmenší, teče zde větší proud a tento se musí omezit, aby se zabránilo místnímu přehřátí, které by mohlo vést k destrukci obráběného předmětu a nástroje v důsledku přeskoku jiskry. Pomocí způsobu podle vynálezu se nyní navrhuje první perioda obrábění, ve které je intenzita proudu vždy podle konfigurace špiček otřepu, které se mají ubírat, jejich počtu a rozdělení po celé délce hrany, která se má obrábět, volí tak malá, že je přehřátí elektrolytu vyloučeno. Bezpečná hodnota počátečního proudu je 0,5 A/mm celkové délky hrany. Doba trvání první periody obrábění je rovněž závislá na vytvoření špiček otřepu a jejich četnosti. Obecně činí tato doba trvání 10% až asi 40% z celkové doby obrábění. V mnoha případech stačí první perioda obrábění v rozmezí 1 s až asi 3 s, aby se špičky otřepu ubraly, a otřep se tedy vesměs srovnal do roviny. Potom se může podle vynálezu pracovní proud zvýšit skokem a sice

-1CZ 283367 B6 nejméně o 30 %. Zkušenost ale ukázala, že v mnoha případech použití je možné po odstranění špiček otřepu zvýšit proud skokem na trojnásobek až desetinásobek počátečního proudu, aniž by došlo k místnímu přehřátí a tím k odpaření elektrolytu, protože jsou právě odstraněna úzká místa v první periodě obrábění, takže se vytvoří homogenní tok proudu. Vždy podle délky procesu celkového obrábění se může ke druhé periodě obrábění, která se s výhodou provozuje při hladině proudu, který se zvýšil skokem, doplnit ještě další stupeň proudu. Nejčastěji postačí ale jednostupňová regulace proudu, přičemž se v první kratší periodě obrábění přivádí proud konstantní nebo se zvyšuje a potom se proud zvýší skokem na koncovou intenzitu proudu, která se potom udrží až do konce procesu obrábění. Výsledkem způsobu podle vynálezu je další zkrácení doby obrábění.

Rovněž ovládání přívodu proudu pomocí software je jednodušší. V řadě případů mohou průběžné zkoušky s měřením napětí zcela odpadnout. Tyto mají proto smysl jen tehdy, když se má minimalizovat procentuálně doba trvání první periody obrábění a intenzita proudu během první periody obrábění a/nebo druhé periody obrábění se má maximalizovat.

Nejčastěji je způsob podle vynálezu úspěšný, když se doba trvání první periody obrábění nastaví na 1/3 celkové doby obrábění, intenzita proudu během první periody obrábění se stanoví předem asi 0,5 A/mm obráběné délky hrany a vzrůst proudu skokem činí asi 300 % konstantního počátečního proudu, přičemž tento proud zvýšený na trojnásobek se udrží během doby trvání druhé periody obrábění.

Příklady provedení vynálezu

Má se chemicky obrábět řetězové kolo s otřepem vysokým 0,7 mm. Délka obráběné hrany činí asi 200 mm.

a) Jestliže se použije způsob regulace konstantního proudu, nastaví se intenzita proudu na 100 A a z toho vyplyne doba odstraňování otřepu v souhlasu s veškerým ubíraným množstvím materiálu 20 sekund. Součin proudu a času činí potom 2000 As (ampersekundy).

b) Výše popsaný způsob regulace proudu podle DE 40 40 590 C 1 by začínal s počátečním proudem 100 A, načež by se proud zvyšoval kontinuálně lineárně na 110 A, s tím výsledkem, že by doba úběru otřepu činila 19 sekund. Jestliže by se naproti tomu nechal probíhat kontinuálně strmý růst proudu s intenzitou koncového proudu 300 A, tak by z toho rezultovala doba úběru otřepu 10 sekund.

c) způsob podle vynálezu začíná s intenzitou proudu 100 A, a tato intenzita proudu se během první periody zpracování zachová. Doba trvání první periody obrábění činí 3 sekundy. Potom následuje vzrůst skokem na 300 A a s touto trojnásobnou intenzitou proudu se provádí druhá perioda obrábění, která trvá 6 sekund. Vyplývá tedy celková doba obrábění 9 sekund.

Při všech třech způsobech regulace proudu se pro úběr otřepu přivádí totéž celkové množství proudu 2000 As. Doba úběru otřepu u způsobu podle vynálezu podle písm. c) činí jen 45 % doby používané u způsobu regulace konstantního proudu. Oproti zlepšenému způsobu regulace podle stavu techniky podle písm. b) se - když se uváží tam uvedená druhá alternativa - vždy ještě ušetří 10% času. U velkosérií je toto ušetření času markantní a dá se ještě dále zvětšit optimalizací, zejména, když to připustí konfigurace otřepu obráběného předmětu, aby se například zkrátila procentuálně doba trvání první periody obrábění a zvýšila se příslušná intenzita počátečního proudu. Na zkrácení celkové doby obrábění má zejména vliv velikost koncového proudu, tedy proudu ve druhé periodě obrábění a tento je stanoven šířkou štěrbiny mezi nástrojem a obráběným předmětem na jedné straně a tím množstvím elektrolytu, který protéká štěrbinou,

-2CZ 283367 B6 jakož i přechodovým odporem kontaktů mezi anodami a obráběným předmětem jak z elektrického, tak i teplotního hlediska. Kromě toho omezují i průřez vedení proudu a maximální napětí generátoru výšku koncového proudu.

Vcelku se dá říci, že procentuální doba trvání první periody obrábění je určena v závislosti na podílu ze součtu částí hran zatížených otřepem popřípadě těch, které se musí hodně obrábět a délky celé hrany, která se má obrábět. Jestliže je tento podíl malý, tak se může volit i procentuální doba trvání první periody obrábění malá. Intenzita proudu na počátku první periody obrábění se pohybuje s výhodou v rozmězí asi 0,5 A až asi 5 A na mm délky hrany, která se má obrábět a zde se musí volit hodnota ve spodní oblasti, jestliže je podíl oblastí, které se mají hodně obrábět, vztažený na délku celé hrany, která se má obrábět, malý. Jinak by v oblasti těchto špiček otřepu docházelo k místním přehřátím. Jestliže naproti tomu existují příznivější poměry, zejména s ohledem na rovnoměrnou hranu s malou výškou otřepu, tak se může pracovat s počátečním proudem v horní části uvedeného rozmezí, protože se pracovní proud v podstatě rozdělí po celé délce hrany.

I pro výšku faktoru vzrůstu proudu skokem hraje podíl délky kusů otřepu, kde je nutné ubírat velké množství, vztaženo na celkovou délku obráběné hrany roli, neboť málo místních špiček otřepu se může během první periody obrábění srovnat tak dalece do roviny, že se pro faktor vzrůstu proudu může volit v rozmezí asi 2 až 10 hodnota v horní části rozmezí, v každém případě pak, když to připustí vpředu uvedená kriteria s ohledem na omezení koncového proudu.