RU213906U1

RU213906U1 - Device for electroabrasive processing of a metal product with electrochemical straightening of an abrasive conductive tool

Info

Publication number: RU213906U1
Application number: RU2022105238U
Authority: RU
Inventors: Михаил Анатольевич Борисов; Александр Сергеевич Зворыгин
Original assignee: Александр Сергеевич Зворыгин
Filing date: 2022-02-25
Publication date: 2022-10-04

Abstract

Полезная модель относится к области металлообработки, в частности к устройствам для электрохимической обработки металлических изделий и электрохимической правки токопроводящих инструментов. Устройство содержит два источника тока. Источник тока 1 используется при электрохимической обработке металлического изделия 9. Источник тока 2 используется при электрохимической правке абразивного токопроводящего инструмента 8, установленного в инструментальную оправку 7. Блок коммутации токов 3, снабженный двумя твердотельными реле 4 и 5, предназначен для периодической подачи импульсов тока в электрические цепи для электроабразивной обработки изделия и электрохимической правки абразивного инструмента. В зону обработки подается электролит. Блок управления коммутацией токов 10 связан с блоком коммутации 3 и снабжено-программируемым микроконтроллером. Вход твердотельного реле 5 соединен с отрицательным полюсом источника тока 1 для электроабразивной обработки изделия 9. Вход твердотельного реле 4 соединен с отрицательным полюсом источника тока 2 для электрохимической правки абразивного токопроводящего инструмента 8 посредством электрода 6, установленного с зазором. Технический результат заключается в исключении влияния износа инструмента на его профиль в процессе периодической правки. 1 ил.

The utility model relates to the field of metalworking, in particular to devices for electrochemical processing of metal products and electrochemical straightening of conductive tools. The device contains two current sources. Current source 1 is used in the electrochemical processing of a metal product 9. Current source 2 is used in the electrochemical dressing of an abrasive conductive tool 8 installed in a tool holder 7. Current switching unit 3, equipped with two solid-state relays 4 and 5, is designed to periodically supply current pulses to electrical chains for electroabrasive processing of a product and electrochemical editing of the abrasive tool. Electrolyte is supplied to the processing zone. The current switching control unit 10 is connected to the switching unit 3 and is equipped with a programmable microcontroller. The input of the solid state relay 5 is connected to the negative pole of the current source 1 for electroabrasive processing of the product 9. The input of the solid state relay 4 is connected to the negative pole of the current source 2 for the electrochemical dressing of the abrasive conductive tool 8 through the electrode 6 installed with a gap. The technical result consists in eliminating the effect of tool wear on its profile in the process of periodic dressing. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к области металлообработки, в частности к устройствам для электроабразивной обработки металлических изделий и электрохимической правки абразивных токопроводящих инструментов. The utility model relates to the field of metalworking, in particular to devices for electroabrasive processing of metal products and electrochemical straightening of abrasive conductive tools.

Известно устройство для комбинированной обработки металлических изделий сменными токопроводящими инструментами (патент РФ на полезную модель №188215, МПК В23Н 5/06, 2018). Устройство содержит два источника тока и блок переключения токов. В блоке переключения токов установлены выключатели. В инструментальную оправку поочередно устанавливаются сменные токопроводящие инструменты. Один из инструментов выполнен в виде абразивного инструмента, а второй инструмент выполнен в виде электрода. Положительные полюса источников токов соединены с обрабатываемой деталью, а отрицательные полюса источников тока соединяются поочередно с инструментальной оправкой. Режимами электроабразивной и электрохимической обработки можно управлять индивидуально за счет использования в каждом процессе своего источника тока с требуемым напряжением и силой тока.A device for the combined processing of metal products with replaceable conductive tools is known (RF patent for utility model No. 188215, IPC V23N 5/06, 2018). The device contains two current sources and a current switching unit. Switches are installed in the current switching unit. Interchangeable conductive tools are alternately installed in the tool holder. One of the tools is made in the form of an abrasive tool, and the second tool is made in the form of an electrode. The positive poles of the current sources are connected to the workpiece, and the negative poles of the current sources are connected in turn to the tool holder. The modes of electroabrasive and electrochemical processing can be controlled individually by using in each process its own current source with the required voltage and current strength.

Недостаток устройства состоит в том, что оно не позволяет производить электрохимическую правку инструмента. Инструмент может соединяться только с отрицательным полюсом источника тока, а для выполнения процесса электрохимической правки он должен иметь возможность соединяться с положительным полюсом источника тока.The disadvantage of the device is that it does not allow electrochemical editing of the tool. The tool can only be connected to the negative pole of the current source, and in order to perform the electrochemical dressing process, it must be able to be connected to the positive pole of the current source.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для электрохимической обработки и правки инструмента (патент РФ на полезную модель №201503, МПК В23Н 5/08,2020). Оно содержит два источника тока, один из которых используется при электроабразивной обработке металлического изделия, а другой используется при электрохимической правке абразивного токопроводящего инструмента. Устройство оснащено блоком коммутации токов с двумя твердотельными реле для периодической подачи импульсов тока в электрические цепи, образованные источниками тока, обрабатываемым изделием, электролитом и абразивным токопроводящим инструментом. Устройство содержит блок управления, связанный с упомянутым блоком коммутации токов и снабженный программируемым микроконтроллером, при этом вход одного твердотельного реле соединен с отрицательным полюсом упомянутого источника тока для электроабразивной обработки изделия, а вход другого твердотельного реле соединен с положительным полюсом упомянутого источника тока для электрохимической правки абразивного токопроводящего инструмента. Предлагаемая конструкция устройства позволяет производить не только электроабразивную и электрохимическую обработку металлического изделия, но и электрохимическую правку абразивного токопроводящего инструмента, что расширяет его технологические возможности.The closest in technical essence and the achieved result is a device for electrochemical processing and straightening of a tool (RF patent for utility model No. 201503, IPC V23N 5/08,2020). It contains two current sources, one of which is used in the electroabrasive processing of a metal product, and the other is used in the electrochemical dressing of an abrasive conductive tool. The device is equipped with a current switching unit with two solid-state relays for periodically supplying current pulses to electrical circuits formed by current sources, workpiece, electrolyte and abrasive conductive tool. The device contains a control unit associated with the mentioned current switching unit and equipped with a programmable microcontroller, wherein the input of one solid state relay is connected to the negative pole of the mentioned current source for electroabrasive processing of the product, and the input of the other solid state relay is connected to the positive pole of the mentioned current source for electrochemical dressing of the abrasive conductive tool. The proposed design of the device allows not only electroabrasive and electrochemical processing of a metal product, but also electrochemical straightening of an abrasive conductive tool, which expands its technological capabilities.

Недостаток устройства состоит в том, что для периодической электрохимической правки инструмента в качестве катода используется обрабатываемое изделие. В результате износа инструмента его профиль, следовательно, и профиль обрабатываемой детали будет отклоняться от исходного профиля. При последующей правке измененный профиль детали копируется на профиль инструмента. Чем больше количество правок инструмента, тем большее будет накопленная погрешность профиля.The disadvantage of the device is that the workpiece is used as a cathode for periodic electrochemical dressing of the tool. As a result of tool wear, its profile, and therefore the profile of the workpiece, will deviate from the original profile. During subsequent editing, the modified part profile is copied to the tool profile. The greater the number of tool edits, the greater will be the accumulated profile error.

Задача, решаемая полезной моделью, заключается в исключении влияния износа инструмента на его профиль в процессе периодической правки. Для решения поставленной задачи используется устройство, содержащее два источника тока, один из которых используется при электроабразивной обработке металлического изделия, а другой используется при электрохимической правке абразивного токопроводящего инструмента. Устройство оснащено блоком коммутации токов с двумя твердотельными реле для периодической подачи импульсов тока в электрические цепи для электроабразивной обработки металлического изделия и электрохимической правки абразивного токопроводящего инструмента. Устройство содержит блок управления, связанный с упомянутым блоком коммутации токов и снабженный программируемым микроконтроллером, при этом входы твердотельных реле соединены с полюсами упомянутых источников тока, а электрическая цепь для электрохимической правки абразивного токопроводящего инструмента содержит электрод, установленный с зазором относительно инструмента и соединенный с отрицательным полюсом источника тока для электрохимической правки абразивного токопроводящего инструмента. Предлагаемая конструкция устройства позволяет устранить влияние профиля обрабатываемого изделия на профиль инструмента во время его периодических правок. Профиль инструмента при этом будет формироваться профилем электрода, соединенного с отрицательным полюсом источника тока для электрохимической правки абразивного токопроводящего инструмента. Электрод установлен с зазором относительно инструмента и не контактирует с ним механически. Поэтому профиль инструмента будет сохранен при последующих периодических правках вне зависимости от их количества. На фиг. 1 показа схема устройства для электроабразивной обработки металлического изделия с электрохимической правкой абразивного токопроводящего инструмента. Устройство содержит два источника тока. Источник тока 1 используется при электроабразивной обработке металлического изделия 9. Источник тока 2 используется при электрохимической правке абразивного токопроводящего инструмента 8, установленного в инструментальную оправку 7. Блок коммутации токов 3, снабженный двумя твердотельными реле 4 и 5, предназначен для периодической подачи импульсов тока в электрические цепи для электроабразивной обработки металлического изделия и электрохимической правки абразивного токопроводящего инструмента. В зону обработки подается электролит (на рисунке не показан). Блок управления коммутацией токов 10 связан с блоком коммутации 3 и снабжен программируемым микроконтроллером. Вход твердотельного реле 5 соединен с отрицательным полюсом источника тока 1 для электроабразивной обработки металлического изделия 9. Вход твердотельного реле 4 соединен с отрицательным полюсом источника тока 2 для электрохимической правки абразивного токопроводящего инструмента 8 посредством электрода 6, установленного с зазором.The problem solved by the utility model is to exclude the influence of tool wear on its profile during periodic dressing. To solve this problem, a device is used that contains two current sources, one of which is used in the electroabrasive processing of a metal product, and the other is used in the electrochemical dressing of an abrasive conductive tool. The device is equipped with a current switching unit with two solid-state relays for periodically supplying current pulses to electrical circuits for electroabrasive processing of a metal product and electrochemical straightening of an abrasive conductive tool. The device contains a control unit associated with the mentioned current switching unit and equipped with a programmable microcontroller, while the inputs of the solid state relays are connected to the poles of the mentioned current sources, and the electric circuit for electrochemical straightening of the abrasive conductive tool contains an electrode installed with a gap relative to the tool and connected to the negative pole current source for electrochemical dressing of abrasive conductive tool. The proposed design of the device allows you to eliminate the influence of the profile of the workpiece on the profile of the tool during its periodic edits. In this case, the profile of the tool will be formed by the profile of the electrode connected to the negative pole of the current source for electrochemical dressing of the abrasive conductive tool. The electrode is installed with a gap relative to the tool and does not contact mechanically with it. Therefore, the tool profile will be saved during subsequent periodic edits, regardless of their number. In FIG. 1 shows a diagram of a device for electroabrasive processing of a metal product with electrochemical editing of an abrasive conductive tool. The device contains two current sources. Current source 1 is used for electroabrasive machining of a metal product 9. Current source 2 is used for electrochemical dressing of an abrasive conductive tool 8 installed in a tool holder 7. Current switching unit 3, equipped with two solid-state relays 4 and 5, is designed to periodically supply current pulses to electrical chains for electroabrasive processing of a metal product and electrochemical straightening of an abrasive conductive tool. An electrolyte is supplied to the processing zone (not shown in the figure). The current switching control unit 10 is connected to the switching unit 3 and is equipped with a programmable microcontroller. The input of the solid state relay 5 is connected to the negative pole of the current source 1 for electroabrasive processing of a metal product 9. The input of the solid state relay 4 is connected to the negative pole of the current source 2 for the electrochemical dressing of the abrasive conductive tool 8 through the electrode 6 installed with a gap.

Устройство для электроабразивной обработки металлического изделия с электрохимической правкой абразивного токопроводящего инструмента работает следующим образом. В инструментальную оправку 7 устанавливается абразивный токопроводящий инструмент 8. Блок управления коммутацией токов 10 подает сигнал в соответствии с программой, заложенной в микроконтроллер, на твердотельное реле 5. Замыкаются контакты электрической цепи, в которую входят источник тока 1, обрабатываемое металлическое изделие 9 и абразивный токопроводящий инструмент 8, взаимодействующие с электролитом. Происходит электрохимическое воздействие на деталь 9, в результате которого разрушается поверхностный слой детали, удаляемый абразивным инструментом 8. По окончании процесса электроабразивной обработки твердотельное реле 5 размыкает контакты электрической цепи. Подача тока прекращается. Блок управления коммутацией токов 10 подает сигнал в соответствии с программой, заложенной в микроконтроллер, на твердотельное реле 4. Замыкаются контакты электрической цепи, в которую входят источник тока 2, электрод 6 и абразивный токопроводящий инструмент 8, взаимодействующие с электролитом. Происходит электрохимическое воздействие на инструмент 8, в результате которого происходит его электрохимическая правка. При этом металлическая связка инструмента разрушается, обнажая абразивные зерна. По окончании процесса электрохимической правки абразивного токопроводящего инструмента твердотельное реле 4 размыкает контакты электрической цепи. Подача тока прекращается. Указанные процессы повторяются в соответствии с программой, заложенной в микроконтроллер.A device for electroabrasive processing of a metal product with electrochemical editing of an abrasive conductive tool operates as follows. An abrasive conductive tool 8 is installed in the tool mandrel 7. The current switching control unit 10 sends a signal in accordance with the program embedded in the microcontroller to the solid state relay 5. The contacts of the electrical circuit are closed, which includes a current source 1, a metal product 9 being processed and an abrasive conductive tool 8 interacting with the electrolyte. There is an electrochemical effect on the part 9, as a result of which the surface layer of the part is destroyed, which is removed by the abrasive tool 8. At the end of the electroabrasive processing, the solid-state relay 5 opens the contacts of the electrical circuit. The current supply is stopped. The current switching control unit 10 sends a signal in accordance with the program embedded in the microcontroller to the solid state relay 4. The contacts of the electrical circuit are closed, which includes a current source 2, an electrode 6 and an abrasive conductive tool 8 interacting with the electrolyte. There is an electrochemical effect on the tool 8, which results in its electrochemical editing. In this case, the metal bond of the tool is destroyed, exposing the abrasive grains. At the end of the process of electrochemical dressing of the abrasive conductive tool, the solid state relay 4 opens the contacts of the electrical circuit. The current supply is stopped. These processes are repeated in accordance with the program embedded in the microcontroller.

Работоспособность устройства проверяли путем электроабразивной обработки торца детали диаметром 10 мм с периодической электрохимической правкой токопроводящего инструмента. Деталь была изготовлена из стали 08Х18Н10Т. Использовался гравер ЗУБР ЗГ-160ЭК, оснащенный щеточным устройством для подвода электрического тока к цанговой оправке поочередно от двух источников тока напряжением 12 В и 9 В. Обрабатываемое изделие закреплялось с помощью специального изолированного приспособления, оснащенного электрическими клеммами, соединенными с полюсами источников тока. Проводилась электроабразивная обработка детали цилиндрической алмазной головкой диаметром 3 мм на металлической связке. Периодически осуществлялась электрохимическая правка инструмента медным электродом, установленным с зазором 0,1 мм относительно алмазной головки. В зону обработки подавался электролит на водной основе (NaNO₃ - 3%, NaNO₂ - 1%, NaCO₃ - 0,5%). Режимы электроабразивной обработки: число оборотов инструмента в минуту -30000, время обработки - 120 с, напряжение источника тока - 12 В. Режимы электрохимической правки инструмента: число оборотов инструмента в минуту -10000, время правки - 10 с, напряжение источника тока - 9 В. Проведенные испытания подтвердили работоспособность устройства.The operability of the device was checked by electroabrasive machining of the end face of a part with a diameter of 10 mm with periodic electrochemical editing of the conductive tool. The part was made of steel 08Kh18N10T. The engraver ZUBR ZG-160EK was used, equipped with a brush device for supplying electric current to the collet mandrel alternately from two current sources of 12 V and 9 V. The workpiece was fixed using a special insulated device equipped with electrical terminals connected to the poles of the current sources. Electroabrasive machining of the part was carried out with a cylindrical diamond head with a diameter of 3 mm on a metal bond. Periodically, electrochemical dressing of the tool was carried out with a copper electrode installed with a gap of 0.1 mm relative to the diamond head. A water-based electrolyte (NaNO ₃ - 3%, NaNO ₂ - 1%, NaCO ₃ - 0.5%) was supplied to the treatment zone. Electroabrasive machining modes: tool revolutions per minute -30000, processing time - 120 s, current source voltage - 12 V. Electrochemical dressing modes of the tool: tool revolutions per minute -10000, dressing time - 10 s, current source voltage - 9 V The tests carried out confirmed the operability of the device.

Claims

A device for electroabrasive machining of a metal product with electrochemical dressing of an abrasive conductive tool, containing an abrasive conductive tool, a power source for electroabrasive processing of a metal product, a power source for electrochemical dressing of an abrasive conductive tool, a current switching unit equipped with two solid-state relays for periodically supplying current pulses to electrical a circuit for electroabrasive machining of a metal product and electrochemical straightening of an abrasive conductive tool, a control unit associated with the said current switching unit and equipped with a programmable microcontroller, while the inputs of the solid state relays are connected to the poles of the said current sources, characterized in that the electric circuit for electrochemical straightening of the abrasive conductive tool contains an electrode installed with a gap relative to the abrasive conductive tool and connected to o the negative pole of the current source for electrochemical straightening of the abrasive conductive tool.