RU2055708C1 - Electrochemical dimensional treatment method - Google Patents
Electrochemical dimensional treatment method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2055708C1 RU2055708C1 SU5044029A RU2055708C1 RU 2055708 C1 RU2055708 C1 RU 2055708C1 SU 5044029 A SU5044029 A SU 5044029A RU 2055708 C1 RU2055708 C1 RU 2055708C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pulse
- electrodes
- voltage
- pulses
- current
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к прецизионной электрохимической обработке металлов и сплавов, а именно к способам электрохимической размерной обработки. The invention relates to precision electrochemical processing of metals and alloys, and in particular to methods of electrochemical dimensional processing.
Известен способ электрохимической обработки в проточном электролите в условиях периодических колебаний электрода-инструмента, синхронизированных с импульсами технологического тока, когда регулирование межэлектродного зазора производят по значениям электрических параметров, вызванным кавитацией электролита при колебании электродов, в частности по значению второй производной электрического сопротивления межэлектродного промежутка при отводе электрода-инструмента [1] Однако этот способ ограничен регулированием только величины межэлектродного зазора (МЭЗ). A known method of electrochemical processing in a flowing electrolyte under periodic oscillations of the electrode-tool, synchronized with pulses of the technological current, when the regulation of the electrode gap is carried out according to the values of the electrical parameters caused by cavitation of the electrolyte during the oscillation of the electrodes, in particular the value of the second derivative of the electrical resistance of the interelectrode gap during the tap tool electrode [1] However, this method is limited by controlling only electrode gap (MEZ).
Способ не указывает, как нужно поступать с влияющими на процесс параметрами в различных ситуациях. Следовательно, не позволяет оптимально регулировать значения влияющих на процесс факторов и тем самым не дает возможности увеличить производительность, повысить точность обработки и улучшить качество поверхности. The method does not indicate how to deal with the parameters affecting the process in various situations. Therefore, it does not allow optimally regulating the values of factors influencing the process and thus does not make it possible to increase productivity, improve processing accuracy and improve surface quality.
Известен также способ электрохимической размерной обработки с использованием импульсного источника питания с падающей вольт-амперной характеристикой, при котором обработку выполняют при вибрации одного из электродов и подаче импульсов напряжения в фазе сближения электродов, контролируя текущее значение напряжения импульса, особо выделяя выбросы напряжения по переднему фронту на участке сближения и по заднему фронту импульса на участке разведения электродов и регулируют момент подачи импульса относительно момента максимального сближения электродов, соблюдая при этом равенство выбросов по переднему и заднему фронтам, причем задерживают подачу импульса при преобладании выбросов напряжения на участке сближения и подают импульсное напряжение с опережением при преобладании выброса напряжения на участке разведения (2). There is also known a method of electrochemical dimensional processing using a pulsed power supply with a falling current-voltage characteristic, in which the processing is performed when one of the electrodes is vibrated and voltage pulses are applied in the phase of the electrode approach, controlling the current value of the pulse voltage, highlighting voltage surges on the leading edge by the convergence section and the trailing edge of the pulse in the dilution section of the electrodes and regulate the moment of the pulse relative to the moment of maximum sat electrode leaks, while observing the equality of emissions along the leading and trailing edges, and they delay the supply of the pulse when the prevailing voltage surges in the convergence section and apply the pulse voltage ahead of time when the prevailing voltage surge in the breeding section (2).
Однако при осуществлении существующих способов ЭХО регулирование значений влияющих факторов пpоизводят вручную, наблюдая за изменением формы импульса по осциллографу. А чтобы определить, какой фактор каким образом влияет на форму импульса напряжения в различных условиях, необходимо произвести сложные теоретические расчеты или получить данные на основе огромного объема научно-экспериментальных исследований. На практике же правильность принятых решений в различных ситуациях на основании формы осциллограммы напряжения зависит от квалификаций технолога и оператора, т.е. зависит от субъективных факторов. However, when implementing the existing ECHO methods, the control of the values of the influencing factors is carried out manually, observing the change in the shape of the pulse by an oscilloscope. And in order to determine what factor influences the shape of the voltage pulse under various conditions, it is necessary to perform complex theoretical calculations or obtain data based on a huge amount of scientific and experimental research. In practice, the correctness of the decisions made in various situations based on the shape of the voltage waveform depends on the qualifications of the technologist and operator, i.e. depends on subjective factors.
Наиболее близким аналогом является способ электрохимической размерной обработки, в котором при использовании импульсного источника питания с крутопадающей вольт-амперной характеристикой, обработку выполняют при вибрации одного из электродов и подаче импульсов напряжения в фазе сближения электродов, при котором контролируют текущее значение импульсов напряжения, выделяя импульсы напряжения на участках сближения и разведения электродов и регулируя их значения, изменяя давление электролита на входе в межэлектродный зазор [3]
Недостатком известного способа является, во-первых, то, что он не позволяет получить полную информацию об опасной величине минимального межэлектродного зазора (МЭЗ) с точки зрения возникновения короткого замыкания, что не позволяет вести процесс на наименьших значениях МЭЗ и, следовательно, достичь максимальной производительности, точности и качества обработки. Во-вторых, в различных ситуациях может оказаться недостаточным диапазон изменения давления электролита на входе в МЭЗ для оптимизации процесса. Причем отсутствуют рекомендации по определению порядка и диапазона регулирования при одновременном действии (например, давления электролита, момента подачи импульса напряжения относительно момента достижения максимального сближения электродов, скорости подачи) нескольких параметров.The closest analogue is the method of electrochemical dimensional processing, in which when using a pulsed power supply with a steeply damping current-voltage characteristic, the processing is performed by vibration of one of the electrodes and the supply of voltage pulses in the phase approach of the electrodes, in which the current value of the voltage pulses is controlled, highlighting voltage pulses in the areas of approach and dilution of the electrodes and adjusting their values, changing the electrolyte pressure at the entrance to the interelectrode gap [3]
The disadvantage of this method is, firstly, that it does not allow to obtain complete information about the dangerous value of the minimum interelectrode gap (MEZ) from the point of view of a short circuit, which does not allow the process to be carried out at the lowest values of the MEZ and, therefore, to achieve maximum performance , accuracy and quality of processing. Secondly, in various situations, the range of changes in the electrolyte pressure at the entrance to the MEZ may be insufficient to optimize the process. Moreover, there are no recommendations on determining the order and range of regulation under the simultaneous action (for example, electrolyte pressure, the moment of applying the voltage pulse relative to the moment of reaching the maximum approximation of the electrodes, the feed rate) of several parameters.
Кроме того, регулирование параметров в настоящее время осуществляют вручную, например, изменяют давление электролита путем регулирования производительности насоса подачи электролита или момента подачи импульса, или скорости подачи, визуально наблюдая за формой импульса напряжения по осциллографу. Это делает технолог или опытный оператор по своему усмотрению, т.е. всегда существует субъективный фактор, нет критерия для объективной оценки существующей ситуации в МЭП. In addition, the parameters are currently controlled manually, for example, the electrolyte pressure is changed by adjusting the capacity of the electrolyte supply pump or the moment of pulse supply, or the feed rate, visually observing the shape of the voltage pulse by an oscilloscope. This is done by a technologist or an experienced operator at his discretion, i.e. there is always a subjective factor, there is no criterion for an objective assessment of the existing situation in the MEP.
Таким образом, известные способы электрохимической размерной обработки в условиях применения колебательного движения электрода, синхронизированного с подачей импульсов напряжения, не во всех случаях обеспечивают достижение максимальной производительности, точности и качества обработки при формообразовании сложнофасонных поверхностей и прошивке полостей постоянного сечения в партии деталей, так как достижение максимальных значений выходных технолологических показателей зависит от квалификации технолога или оператора, т.е. от субъективных факторов. Thus, the known methods of electrochemical dimensional processing in the application of oscillatory motion of the electrode, synchronized with the supply of voltage pulses, do not in all cases achieve maximum performance, accuracy and quality of processing when shaping complex shapes and piercing cavities of constant cross-section in a batch of parts, since achieving the maximum values of the output technological indicators depends on the qualification of the technologist or operator, i.e. from subjective factors.
В основу изобретения положен способ электрохимической размерной обработки с принудительным колебанием одного из электродов, синхронизированным с подачей на них импульсов напряжения, который обеспечивает возможность автоматизации регулирования оптимальных значений параметров и подобрать такое их сочетание и диапазоны их регулирования (например, давления электролита на входе в МЭП, момент подачи импульсов относительно момента максимального сближения электродов, скорости подачи) по надежным критериям, которое обеспечит автоматически без вмешательства опытного специалиста, высокие выходные технологические показатели процесса. Причем автоматизация процесса ускорит и повысит надежность внедрения электрохимических станков в производство. The basis of the invention is a method of electrochemical dimensional processing with forced oscillation of one of the electrodes, synchronized with the supply of voltage pulses to them, which makes it possible to automate the regulation of optimal parameter values and to choose such a combination and ranges of their regulation (for example, the electrolyte pressure at the entrance to the MEP, moment of pulse supply relative to the moment of maximum approximation of the electrodes, feed rate) according to reliable criteria, which will automatically and without the intervention of an experienced specialist, high technological output process indicators. Moreover, the automation of the process will accelerate and increase the reliability of the introduction of electrochemical machines in production.
Поставленная задача решается тем, что при электрохимической размерной обработке одному из электродов задают колебательное движение, подают рабочие импульсы от источника питания с крутопадающей вольт-амперной характеристикой, синхронизируя начало подачи импульсов с фазой сближения электродов, контролируют текущее значение напряжения в импульсе и регулируют значение напряжения путем изменения режимов обработки, при этом после установки равновесного МЭЗ каждый контролируемый импульс делят с заданной дискретностью Δ t на N1отрезков от момента максимального сближения электродов до начала импульса и на N2 отрезков от момента максимального сближения электродов до конца импульса, в полученных одноименных точках соседних импульсов измеряют значения технологического тока и напряжения, вычисляют и сравнивают сопротивления и последовательно регулируют скорость подачи электрода и/или величину давления электролита на входе в межэлектродный промежуток, и/или момент подачи импульса тока из условия выполнения следующих соотношений:
Δ R
Δ R
≥
≥
a (ΔR
U
U
R значение сопротивления межэлектродного промежутка в момент максимального сближения электродов при подаче (j+1) и j-того импульсов.The problem is solved by the fact that during electrochemical dimensional processing one of the electrodes is set to oscillate, feed working pulses from a power source with a steeply damping current-voltage characteristic, synchronizing the start of the supply of pulses with the phase approach of the electrodes, control the current voltage value in the pulse and adjust the voltage value by change processing modes, wherein upon installation of the equilibrium MEZ each divided pulse controlled at a predetermined increments Δ t at intervals of N 1 the time of closest approach of the electrode to the start of the pulse and N 2 intervals from the moment of closest approach of the electrode to the end pulse in the obtained corresponding points of adjacent pulses measured values of the process current and voltage is calculated and compared to the resistance and successively regulate the feed rate of the electrode and / or electrolyte pressure value at the entrance to the interelectrode gap, and / or the moment of supply of the current pulse from the condition of the following relations:
Δ R
Δ R
≥
≥
a (ΔR
U
U
R the value of the resistance of the interelectrode gap at the time of maximum approximation of the electrodes when applying (j + 1) and j-th impulses.
Предлагаемый способ электрохимической обработки позволяет выполнять различные копировально-прошивочные операции и операции с использованием непрофилированного электрода-инструмента (ЭИ) в заготовках из труднообрабатываемых материалов с высокой производительностью, точностью и качеством обработки как при изготовлении партий сложнофасонных поверхностей, так и при прошивке полостей постоянного сечения. The proposed method of electrochemical processing allows you to perform various copy-flashing operations and operations using a non-profiled electrode-tool (EI) in workpieces from hard-to-process materials with high productivity, accuracy and quality of processing both in the manufacture of batches of complex shapes and in the piercing of cavities of constant cross-section.
На фиг. 1 изображена схема осуществления предлагаемого способа электрохимической обработки; на фиг. 2 временная диаграмма изменения параметров процесса (напряжения, сопротивления, тока) при колебательном движении ЭИ относительно поверхности обрабатываемой заготовки; на фиг.3 характер изменения межэлектродной среды в процессе колебания электрода; на фиг.4 форма импульсов напряжения и тока, подаваемых в момент максимального сближения электродов в начале обработки; на фиг.5 временные диаграммы при наличии выброса напряжения по заднему фронту импульса, соответствующего удалению друг от друга электродов; на фиг.6 временные диаграммы при наличии выброса напряжения по переднему фронту импульса, соответствующего сближению электродов; на фиг. 7 временная диаграмма изменения траектории движения ЭИ, импульса напряжения и давления электролита при малых зазорах. In FIG. 1 shows a diagram of an implementation of the proposed method of electrochemical processing; in FIG. 2 is a time chart of the variation of the process parameters (voltage, resistance, current) during the oscillatory movement of EI relative to the surface of the workpiece; figure 3 the nature of the change in the interelectrode medium in the process of oscillation of the electrode; figure 4 the shape of the voltage and current pulses supplied at the time of maximum approximation of the electrodes at the beginning of processing; figure 5 time diagrams in the presence of a surge of voltage on the trailing edge of the pulse, corresponding to the removal of electrodes from each other; Fig.6 timing diagrams in the presence of a voltage surge on the leading edge of the pulse corresponding to the approximation of the electrodes; in FIG. 7 is a timing diagram of changes in the trajectory of the EI, voltage pulse and electrolyte pressure at small gaps.
Предлагаемый способ заключается в следующем. От источника 1 (фиг.1) питания на электрод, являющийся инструментом 2, и на электрод, являющийся обрабатываемой заготовкой 3, подают импульсы тока. Колебания инструмента 2 в направлениях, указанных стрелками, синхронизированы так, что импульс тока подается в фазе сближения электродов и в момент времени, когда инструмент 2 и обрабатываемая заготовка 3 расположены друг от друга на минимальном расстоянии Sмин (фиг.2а).The proposed method is as follows. From the power source 1 (FIG. 1), current pulses are supplied to the electrode, which is the
При электрохимической обработке в проточном электролите с давлением Р1 (фиг. 1) на входе межэлектродного промежутка S инструмент 2 приближается к обрабатываемой заготовке 3 с высокой скоростью колебательного движения, создаваемого с помощью двигателя 4. Обрабатываемая заготовка 3 установлена на столе 5, перемещающемся в направлении к инструменту 2 со скоростью V. В результате быстрого пpиближения инструмента 2 к обрабатываемой заготовке 3 в межэлектродном зазоре S начинает повышаться гидродинамическое давление Рs (фиг. 3) электролита, парогазовые пузырьки 6, содержащиеся в электролите и выделяющиеся при электрохимическом процессе, сжимаются и растворяются в электролите. Это приводит к тому, что в этих условиях процесс анодного растворения поверхности заготовки протекает в условиях значительного снижения вероятности пробоя межэлектродного зазора S из-за отсутствия парогазовых пузырьков 6. Это позволяет существенно повысить точность, производительность и качество обработки вследствие обеспечения возможности работы при чрезвычайно малых межэлектродных зазорах S.When electrochemical processing in a flowing electrolyte with a pressure of P 1 (Fig. 1) at the inlet of the interelectrode gap S, the
При быстром отводе инструмента от обрабатываемой заготовки 3 давление Рs резко падает. В межэлектродном зазоре S начинается интенсивный рост парогазовых пузырьков 6, растворенных в электролите, т.е. начинается кавитация, обусловленная падением давления электролита в межэлектродном зазоре S. Это вызывает резкое увеличение сопротивления межэлектродного зазора S и, следовательно, напряжения U1 (фиг.2с).With a quick removal of the tool from the
При электрохимической обработке интенсивность образования парогазовых пузырьков 6 (фиг.3), вызываемых кавитацией при подводе и отводе инструмента относительно поверхности заготовки, зависит от синхронизации момента подачи импульса тока относительно момента максимального сближения Sмин (фиг.2а) электродов, и от величины давления электролита на входе межэлектродного зазора Р1 (фиг.1). Поэтому в процессе электрохимической обработки с колебательным движением инструмента 2, синхронизированным с подачей импульсов тока, могут появляться выбросы U2(R2) (фиг. 2в) и U1(R1) (фиг.2с) напряжения (сопротивления) как по переднему, так и по заднему фронтам. Причем амплитуда выбросов U2(R2) и U1(R1) напряжений (сопротивлений) зависит также и от опережения или запаздывания момента подачи импульса тока относительно момента максимального сближения электродов. Эти выбросы U1(R1), U2(R2) напряжений (сопротивлений) связаны не только с изменением величины межэлектродного зазора S, но и с изменением гидродинамических условий в нем. Поэтому очень важное значение имеет синхронизация момента подачи импульсов тока с моментом создания оптимальных гидродинамических условий в межэлектродном зазоре S.During electrochemical processing, the intensity of formation of gas-vapor bubbles 6 (Fig. 3) caused by cavitation during the supply and removal of the tool relative to the surface of the workpiece depends on the synchronization of the moment of supply of the current pulse relative to the moment of maximum approximation S min (Fig. 2a) of the electrodes, and on the magnitude of the electrolyte pressure at the entrance of the interelectrode gap P 1 (figure 1). Therefore, in the process of electrochemical processing with the oscillatory movement of the
На фиг. 2в приведен случай, когда давление электролита на входе межэлектродного зазора больше оптимального, т.е. Р1 > Ропт. В этом случае при сближении электродов, когда межэлектродный зазор еще достаточно большой (S > Sмин) в электролите, протекающем с большой скоростью, в результате резкого изменения направления его течения ≈ 90она входе в торцовый межэлектродный зазор образуется турбулентное течение с возникновением кавитационных явлений.In FIG. Figure 2c shows the case when the pressure of the electrolyte at the input of the interelectrode gap is more than optimal, i.e. P 1 > P opt. In this case, when the electrodes approach each other, when the interelectrode gap is still sufficiently large (S> S min ) in the electrolyte flowing at a high speed, as a result of a sharp change in the direction of its flow ≈ 90 о , a turbulent flow is formed at the entrance to the end interelectrode gap with the occurrence of cavitation phenomena .
В результате образования парогазожидкостной смеси резко увеличивается сопротивление R2 межэлектродной среды и падает технологический ток I2 в межэлектродном зазоре. При этом происходит перераспределение напряжения между внутренним сопротивлением источника питания и сопротивлением межэлектродной среды. Это проявляется в виде искажения осциллограмм импульсов напряжения U2 и технологического тока I2 межэлектродном промежутке. В данном случае эффективно используется только середина и вторая половина импульса напряжения, поэтому технологические характеристики процесса (производительность, точность и качество обработки) невысокие.As a result of the formation of a vapor-gas mixture, the resistance R 2 of the interelectrode medium sharply increases and the process current I 2 drops in the interelectrode gap. In this case, the voltage is redistributed between the internal resistance of the power source and the resistance of the interelectrode medium. This is manifested in the form of distortion of the waveforms of the voltage pulses U 2 and the technological current I 2 the interelectrode gap. In this case, only the middle and second half of the voltage pulse are effectively used, therefore the technological characteristics of the process (productivity, accuracy and quality of processing) are low.
На фиг. 2с показан случай, когда давление электролита на входе межэлектродного зазора меньше оптимального, т.е. Р1 < Ропт.
В данном случае из-за недостаточного расхода электролита через межэлектродный промежуток происходит его запирание продуктами электродных реакций (шламом, парогазожидкостной смесью) при подаче второй половины импульса. При этом резко повышается сопротивление R1межэлектродного промежутка, следовательно, и напряжение U1 и уменьшается плотность технологического тока I1, происходит макроскопические пробои межэлектродного промежутка, приводящие впоследствии к короткому замыканию. Происходит ухудшение качества и снижение производительности обработки.In FIG. Figure 2c shows the case when the electrolyte pressure at the input of the interelectrode gap is less than optimal, i.e. P 1 <P opt.
In this case, due to insufficient electrolyte consumption through the interelectrode gap, it is blocked by electrode reaction products (sludge, vapor-gas-liquid mixture) when a second half of the pulse is applied. In this case, the resistance R 1 of the interelectrode gap sharply increases, therefore, the voltage U 1 and the density of the technological current I 1 decrease, macroscopic breakdowns of the interelectrode gap occur, which subsequently lead to a short circuit. There is a deterioration in quality and a reduction in processing productivity.
Таким образом, и в данном случае технологические показатели процесса также невысокие. Поэтому для оптимизации процесса с целью повышения технологических характеристик электрохимической обработки необходимо активно воздействовать на процесс обработки путем улучшения гидродинамических условий в межэлектродном промежутке. Это достигается путем увеличения или уменьшения давления электролита на входе межэлектродного зазора при осуществлении процесса. Вследствие улучшения гидродинамических условий в межэлектродном зазоре используется эффективно практически все количество электричества, приложенного импульсного тока. Thus, in this case, the technological parameters of the process are also low. Therefore, to optimize the process in order to improve the technological characteristics of electrochemical processing, it is necessary to actively influence the processing process by improving the hydrodynamic conditions in the interelectrode gap. This is achieved by increasing or decreasing the pressure of the electrolyte at the entrance of the interelectrode gap during the process. Due to the improvement of the hydrodynamic conditions in the interelectrode gap, practically all of the amount of electricity applied by the pulse current is effectively used.
Наиболее производительным, обеспечивающим высокую точность и качество обработки является случай, когда Р1 Ропт. В этом случае процесс электрохимического растворения происходит в оптимальных гидродинамических условиях и технологические характеристики процесса значительно выше, чем при рассмотренных выше случаях.The most productive, providing high accuracy and quality of processing is the case when P 1 P opt . In this case, the process of electrochemical dissolution takes place under optimal hydrodynamic conditions and the technological characteristics of the process are much higher than in the cases considered above.
Это соответствует той ситуации, когда выбросы импульса электрического параметра (напряжения, сопротивления) по переднему и заднему фронтам, примерно имеют одно и то же значение. This corresponds to the situation when the outbursts of the electric parameter impulse (voltage, resistance) along the leading and trailing edges have approximately the same value.
В процессе электрохимической обработки с колебательным движением электрода 2 (фиг.1), синхронизированным с подачей импульсов, могут проявляться выбросы U1(R1) (фиг.5) и U2(R2) (фиг.6) напряжения (сопротивления) как по заднему, так и по переднему фронтам при подаче импульсов с запаздыванием или опережением относительно момента достижения минимального зазора между электродами. Причем амплитуда выбросов U1 (R1) и U2(R2) напряжений (сопротивлений) зависит как от гидродинамических условий, так и от времени опережения или запаздывания подачи импульса относительно момента максимального сближения электродов.In the process of electrochemical processing with the oscillatory movement of the electrode 2 (Fig. 1), synchronized with the supply of pulses, emissions of U 1 (R 1 ) (Fig. 5) and U 2 (R 2 ) (Fig. 6) voltage (resistance) may occur both on the trailing and trailing edges when applying pulses with delay or leading relative to the moment of reaching the minimum gap between the electrodes. Moreover, the amplitude of the emissions of U 1 (R 1 ) and U 2 (R 2 ) voltages (resistances) depends both on the hydrodynamic conditions and on the lead time or delay of the pulse supply relative to the moment of maximum approximation of the electrodes.
Проведенные исследования показали, что при приблизительном равенстве амплитуд выбросов U1(R1), U2(R2) напряжения (сопротивления) по заднему и переднему фронтам производительность, точность и качество обработки выше, чем при значительном превышении амплитуды одного из выбросов U2(R2), U1(R1) напряжения (сопротивления) по переднему и заднему фронту.Studies have shown that with approximate equality of the amplitudes of the emissions U 1 (R 1 ), U 2 (R 2 ) of the voltage (resistance) on the trailing and leading edges, the productivity, accuracy and quality of processing are higher than when the amplitude of one of the surges U 2 is significantly exceeded (R 2 ), U 1 (R 1 ) voltage (resistance) on the leading and trailing edges.
Поэтому, если при удалении друг от друга электродов регистрируют значительный выброс U1(R1) напряжения (сопротивления) по заднему фронту импульса, то это означает, что в межэлектродном зазоре S созданы плохие гидродинамические условия или процесс происходит при повышенных значениях межэлектродного зазора S, что проявляется в резком уменьшении тока I1, и оптимальные условия обработки создаются при сближении электродов. Поэтому в этом случае импульс тока подают несколько раньше момента максимального сближения Sмин электродов. При этом момент создания оптимальных условий обработки определяют по величине выбросов напряжения (сопротивления), появившихся до момента максимального сближения Sмин электродов и после него. Амплитуды этих выбросов должны быть приблизительно равны по величине, но меньше заданного. Если при подборе давления электролита на входе МЭП и синхронизации момента подачи импульса напряжения с моментом сближения электродов переходят момент создания оптимальных условий обработки, то выброс U2(R2) (фиг.6) напряжения (сопротивления) появляется по переднему фронту импульса. Механизм возникновения этого выброса, связанного с гидродинамическими явлениями в межэлектродном зазоре, был рассмотрен выше.Therefore, if, when the electrodes are removed from each other, a significant surge of voltage (resistance) U 1 (R 1 ) is recorded at the trailing edge of the pulse, this means that poor hydrodynamic conditions are created in the interelectrode gap S or the process occurs with increased values of the interelectrode gap S, which manifests itself in a sharp decrease in current I 1 , and optimal processing conditions are created when the electrodes approach each other. Therefore, in this case, a current pulse is supplied somewhat earlier than the moment of maximum approximation of the S min electrodes. In this case, the moment of creation of optimal processing conditions is determined by the magnitude of the voltage (resistance) surges that appeared before and after the maximum approximation of S min of electrodes. The amplitudes of these emissions should be approximately equal in magnitude, but less than the specified value. If when selecting the electrolyte pressure at the MEP input and synchronizing the moment of supply of the voltage pulse with the moment of approach of the electrodes, the moment of creation of optimal processing conditions passes, then the surge of U 2 (R 2 ) (Fig. 6) voltage (resistance) appears along the leading edge of the pulse. The mechanism of occurrence of this outlier, associated with hydrodynamic phenomena in the interelectrode gap, was considered above.
Чтобы уменьшить амплитуду выброса U2(R2) напряжения (сопротивления) по переднему фронту и, следовательно, создать оптимальные условия обработки, подачу импульса тока осуществляют с некоторым запаздыванием относительно момента максимального сближения Sмин электродов или уменьшают давление, причем так, чтобы амплитуда выброса U2(R2) напряжения (сопротивления) по переднему фронту, соответствующего сближению электродов, и выброса U1(R1) (фиг.5) напряжения (сопротивления) по заднему фронту, соответствующего удалению друг от друга электродов, стали приблизительно равными.In order to reduce the amplitude of the emission U 2 (R 2 ) of the voltage (resistance) along the leading edge and, therefore, to create optimal processing conditions, the current pulse is applied with some delay relative to the moment of maximum approximation of S min of the electrodes or the pressure is reduced, so that the amplitude of the emission U 2 (R 2 ) voltage (resistance) on the leading edge, corresponding to the approach of the electrodes, and the release of U 1 (R 1 ) (figure 5) voltage (resistance) on the falling edge, corresponding to the distance from each other of the electrodes, become approximately equal.
Однако при обработке на малых межэлектродных зазорах могут возникнуть в межэлектродном промежутке аварийные ситуации, особенно при обработке поверхностей с площадью 15 см2 и более с возникновением импульсного давления до 20-30 кг/см2. Эта импульсная сила, приложенная к ЭИ и обрабатываемой заготовке, способна изменить естественный закон взаимного перемещения подвижных масс механической системы станка. Соответственно этому происходит искажение гармонического колебания ЭИ и изменение минимальной величины межэлектродного зазора Sмин (фиг.7). Так в момент времени (либо близкий к нему), при котором амплитуда Рs' импульса давления максимальная, межэлектродный зазор S' на некоторое время возрастает, а при падении давления Рs (фиг.3) вследствие отвода электрода-инструмента 2 от поверхности заготовки 3, зазор Si' (фиг. 7) уменьшается (из-за действия механических упругих сил), а затем продолжает изменяться в соответствии с кинематической системой станка.However, when processing at small interelectrode gaps, emergency situations can occur in the interelectrode gap, especially when processing surfaces with an area of 15 cm 2 or more with the appearance of a pulse pressure of up to 20-30 kg / cm 2 . This pulsed force applied to the EI and the workpiece being processed is capable of changing the natural law of the mutual movement of the moving masses of the mechanical system of the machine. Accordingly, there is a distortion of the harmonic vibration of the EI and a change in the minimum value of the interelectrode gap S min (Fig. 7). So at the time point (or close to it), at which the pressure pulse amplitude P s 'is maximum, the electrode gap S' increases for some time, and when the pressure P s drops (Fig. 3) due to removal of the
Проведенные исследования показали, что при ведении процесса на сверхмалых (0,01 мм и менее) значениях межэлектродного зазора или при резком уменьшении его из-за действия упругих сил наступает такой момент, когда в средней части импульса напряжения (сопротивления) образуется третий выброс U'(R'). Причем, если амплитуда выброса электрического параметра (напряжения, сопротивления) превышает заданное значение, то возникает опасность короткого замыкания между электродами. Studies have shown that when the process is conducted at extremely small (0.01 mm or less) interelectrode gap values or when it sharply decreases due to the action of elastic forces, a moment occurs when a third surge U 'is formed in the middle part of the voltage (resistance) pulse (R '). Moreover, if the amplitude of the ejection of an electrical parameter (voltage, resistance) exceeds a predetermined value, then there is a danger of a short circuit between the electrodes.
Поэтому при осуществлении способа электрохимической обработки последовательно регулируют скорость подачи электрода и/или величину давления электролита на входе межэлектродного промежутка, и/или момент подачи импульса тока в результате анализа вышеприведенных соотношений. Therefore, when implementing the method of electrochemical processing, the electrode feed rate and / or the electrolyte pressure value at the inlet of the interelectrode gap are sequentially controlled and / or the moment of supply of the current pulse as a result of analysis of the above ratios.
П р и м е р. Производилась электрохимическая обработка заготовки из легированной инструментальной стали в 8%-ном водном растворе азотнокислого натрия на глубину 10 мм с площадью 2500 мм2.PRI me R. The electrochemical treatment of a workpiece made of alloyed tool steel in an 8% aqueous solution of sodium nitrate to a depth of 10 mm with an area of 2500 mm 2 was performed .
Перед началом обработки колеблющийся электрод-инструмент 2 (фиг.1) и обрабатываемую заготовку 3 сближают до взаимного касания при отсутствии на них напряжения и отводят на заданную величину минимального межэлектродного зазора S мин (фиг.2а).Before starting the processing, the oscillating electrode-tool 2 (Fig. 1) and the
Затем устанавливают следующий режим обработки:
частота импульсов напряжения и колебаний ЭИ, (Гц) 30;
длительность импульса напряжения, (мс) 8;
амплитуда (А) колебания ЭИ, (мм) 0,2;
амплитуда импульса напряжения в момент наименьшего расстояния между электродами, (В) 10;
давление электролита на входе межэлектродного зазора, (мРа) 0,05;
температура электролита, (оС) 18.Then set the following processing mode:
frequency of voltage pulses and EI oscillations, (Hz) 30;
the duration of the voltage pulse, (ms) 8;
amplitude (A) fluctuations of EI, (mm) 0,2;
the amplitude of the voltage pulse at the time of the smallest distance between the electrodes, (V) 10;
electrolyte pressure at the entrance of the interelectrode gap, (mRa) 0.05;
electrolyte temperature, ( о С) 18.
В начале обработки, после установления равновесного зазора, момент, при котором значение напряжения максимально, синхронизировался с моментом максимального сближения Sмин электродов (фиг.4). Затем по мере дальнейшего углубления электрода-инструмента 2 в заготовку 3 и образования выбросов U2(R2) (фг. 2в, 6) и U1(R1) (фиг.2с, 5) импульса напряжения в периоды сближения и удаления электродов и U' (фиг.7) в момент их максимального сближения плавно увеличивали давление электролита на входе МЭП и в каждом импульсе с дискретностью 0,01 мс измеряли значение технологического тока, напряжения. Вычисляли и сравнивали значения напряжений и сопротивлений двух рядом следовавших импульсов в соответствующих точках измерения. Измерения производили по всей длине импульса. При этом регулировали параметры процесса (скорость подачи, давление электролита на входе МЭП, момент подачи импульса относительно момента максимального сближения электродов таким образом, чтобы разность сумм напряжения в одноименных точках двух рядом следующих импульсов, соответствующих как удалению, так и сближению электродов относительно момента максимального сближения электродов (т.е. по всей длине импульса), стремилась к нулю. А разность сопротивлений в соответствующих точках каждых двух импульсов по всей длине импульса всегда была меньше или равна нулю. Причем разность между суммарными значениями сопротивлений при сближении и удалении электродов поддерживали больше нуля. При этом отношения сопротивлений в заданных точках к сопротивлению в точке максимального сближения электродов последующего импульса всегда были больше или равны отношениям соответствующих сопротивлений предыдущего импульса как при сближении, так и при удалении электродов.At the beginning of processing, after establishing the equilibrium gap, the moment at which the voltage value is maximum was synchronized with the moment of maximum rapprochement S min of the electrodes (Fig. 4). Then, with the further deepening of the electrode-
Осуществление предлагаемого способа электрохимической обработки автоматическим регулированием указанных выше параметров обеспечивает достижение максимальной производительности, точности копирования инструмента 2 (фиг.1) в заготовке 3 и качества обработанной поверхности. Предлагаемый способ электрохимической обработки обеспечивает точность копирования сложных элементов электрода-инструмента 2 на поверхности обрабатываемой заготовки 3 до 0,01 мм при выполнении различных копировально-прошивочных операций и операций с использованием непрофилированного ЭИ в труднообрабатываемых токопроводящих материалах. При этом шероховатость поверхности достигает значений до 0,1 мкм и скорость подачи до 1 мм/мин. Implementation of the proposed method of electrochemical processing by automatic control of the above parameters ensures maximum productivity, accuracy of copying tool 2 (figure 1) in the
Высокая точность формообразования обрабатываемых поверхностей практически снимает проблему расчета и корректировки ЭИ. Изготовив ЭИ один раз, можно обработать с его использованием большую партию деталей, отличающихся друг от друга не более чем на 0,015 мм. The high accuracy of the shaping of the machined surfaces virtually eliminates the problem of calculating and correcting EI. Having made EI once, it is possible to process with its use a large batch of parts that differ from each other by no more than 0.015 mm.
Оптимальное сочетание гидродинамических условий, параметров импульсов тока и колебательного движения ЭИ и автоматическое управление процессом (регулирование значений влияющих факторов) путем ограничения выброса электрического параметра согласно изобретению гарантирует ведение процесса с минимальным значением зазора Sмин в пределах 0,01-0,03 мм без повреждения поверхностей электродов, причем предлагаемый способ электрохимической размерной обработки легко осуществляется с использованием известных в современной технике управляющих устройств.The optimal combination of hydrodynamic conditions, parameters of current pulses and oscillatory motion of EI and automatic process control (controlling the values of influencing factors) by limiting the emission of an electrical parameter according to the invention ensures a process with a minimum clearance S min within 0.01-0.03 mm without damage electrode surfaces, and the proposed method of electrochemical dimensional processing is easily carried out using well-known in modern technology controllers constructions.
Claims (1)
ΔR
ΔR
принимали минимальные значения, близкие к нулю,
где U
U
- значение сопротивления межэлектродного промежутка в момент максимального сближения электродов при подаче (j+1)-го и j-го импульсов.METHOD OF ELECTROCHEMICAL DIMENSIONAL PROCESSING, in which the oscillatory movement of one of the electrodes is set, operating pulses are supplied from a power source with a steeply falling current-voltage characteristic, synchronizing the beginning of the supply of pulses with the phase approach of the electrodes, controlling the current voltage value in the pulse and adjusting the voltage value by changing processing modes, which differs the fact that after setting the equilibrium inter-electrode gap, each controlled pulse is divided with a given discreteness Δt by N 1 about sections from the moment of maximum approximation of the electrodes to the beginning of the pulse and N 2 segments from the moment of maximum approximation of the electrodes to the end of the pulse, the values of the technological current and voltage are measured at the same points of adjacent pulses, the resistance is calculated and compared, and the electrode feed rate is sequentially adjusted and / or the pressure of the electrolyte at the entrance to the interelectrode gap, and / or the moment of supply of the current pulse from the condition of the following relations:
ΔR
ΔR
took minimal values close to zero,
where u
U
- the value of the resistance of the interelectrode gap at the moment of maximum approximation of the electrodes when the (j + 1) th and jth pulses are applied.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5044029 RU2055708C1 (en) | 1992-05-25 | 1992-05-25 | Electrochemical dimensional treatment method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5044029 RU2055708C1 (en) | 1992-05-25 | 1992-05-25 | Electrochemical dimensional treatment method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2055708C1 true RU2055708C1 (en) | 1996-03-10 |
Family
ID=21605151
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5044029 RU2055708C1 (en) | 1992-05-25 | 1992-05-25 | Electrochemical dimensional treatment method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2055708C1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2448818C1 (en) * | 2011-01-26 | 2012-04-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Есм" | Method of two-sided electrochemical machining |
RU2465992C2 (en) * | 2010-12-02 | 2012-11-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Есм" | Method of pulsed electromachining |
CN107252938A (en) * | 2017-06-02 | 2017-10-17 | 南京航空航天大学 | A kind of Complex Different Shape channel design Electrolyzed Processing Special tooling clamp and processing method |
MD4547B1 (en) * | 2017-03-15 | 2018-01-31 | Институт Прикладной Физики Академии Наук Молдовы | Tool electrode and process for dimensional electrochemical machining |
-
1992
- 1992-05-25 RU SU5044029 patent/RU2055708C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Авторское свидетельство СССР N 891309, кл. B 23H 7/18, 1981. 2. Авторское свидетельство СССР N 1731488, кл. B 23H 3/02, 1992. 3. Авторское свидетельство СССР N 717847, кл. B 23H 3/02, 1981. * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2465992C2 (en) * | 2010-12-02 | 2012-11-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Есм" | Method of pulsed electromachining |
RU2448818C1 (en) * | 2011-01-26 | 2012-04-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Есм" | Method of two-sided electrochemical machining |
MD4547B1 (en) * | 2017-03-15 | 2018-01-31 | Институт Прикладной Физики Академии Наук Молдовы | Tool electrode and process for dimensional electrochemical machining |
CN107252938A (en) * | 2017-06-02 | 2017-10-17 | 南京航空航天大学 | A kind of Complex Different Shape channel design Electrolyzed Processing Special tooling clamp and processing method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6231748B1 (en) | Method of and arrangement for electrochemical machining | |
DE68905432T2 (en) | COMBINED DRILLING BY ELECTRIC DISCHARGE MACHINING AND ULTRASONIC. | |
DE112006000074T5 (en) | A wire electric discharge machining apparatus and a wire electric discharge machining method | |
EP0963272B1 (en) | Method for electroerosive machining of a work piece and a corresponding device | |
RU2055708C1 (en) | Electrochemical dimensional treatment method | |
CH657300A5 (en) | SPARK EDM MACHINING DEVICE. | |
US3857011A (en) | Method and apparatus for controlling electrical discharge shaping | |
DE3303660A1 (en) | METHOD AND DEVICE FOR EDM ELECTRODE POSITIONING | |
RU2038928C1 (en) | Method of electrochemical dimensional machining | |
US4004992A (en) | Power supply for electrochemical machining | |
DE1169056B (en) | Method and device for the electro-chemical processing of metals | |
RU2448818C1 (en) | Method of two-sided electrochemical machining | |
RU2188749C2 (en) | Process for electrochemical dimensional working | |
CA1077432A (en) | Power supply for electrochemical machining | |
US5371334A (en) | Method of electrical discharge machining control by monitoring gap resistance | |
RU2770397C1 (en) | Method for dimensional electrochemical processing of a metal billet | |
SU1301594A1 (en) | Method of extremum control of electro-erosion process | |
RU2797663C1 (en) | Method for electric erosive processing of the guide hole in the body of the atomizer | |
SU666021A1 (en) | Electro-erosion working method | |
RU2071883C1 (en) | Method of cyclic electrochemical treatment | |
SU908562A1 (en) | Dimensional electrochemical machining method | |
RU2047431C1 (en) | Method of electrochemical treatment | |
RU2211121C2 (en) | Method for regulating interelectrode gap at electrochemical working | |
SU827286A1 (en) | Method of automatic control of electroerosion treatment process | |
EP4091752A1 (en) | Method for electrical discharge machining |