RU2330746C2 - Method of dimensional electro-chemical treatment of metals - Google Patents
Method of dimensional electro-chemical treatment of metals Download PDFInfo
- Publication number
- RU2330746C2 RU2330746C2 RU2006117136/02A RU2006117136A RU2330746C2 RU 2330746 C2 RU2330746 C2 RU 2330746C2 RU 2006117136/02 A RU2006117136/02 A RU 2006117136/02A RU 2006117136 A RU2006117136 A RU 2006117136A RU 2330746 C2 RU2330746 C2 RU 2330746C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- programmed
- electrodes
- electrode
- mez
- technological
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электрохимической размерной обработки металлов, конкретно к способам управления дискретными процессами, реализованными в конструкции электрохимических станков.The invention relates to the field of electrochemical dimensional processing of metals, specifically to methods for controlling discrete processes implemented in the design of electrochemical machines.
Как известно, электрохимическая размерная обработка (ЭХРО) основана на принципе локального анодного растворения заготовки при высокой плотности тока в проточном электролите (Фиг.1). Анодное растворение (формообразование) заготовки 1 производится без контакта между электродами на некотором расстоянии друг от друга (межэлектродном зазоре) путем воздействия электрического поля, конфигурация которого формируется электродом-инструментом 2, являющимся катодом. Процесс подчиняется законам электролиза и протекает в небольшом, от 0,01 до 0,3 мм, межэлектродном зазоре (далее МЭЗ).As you know, electrochemical dimensional processing (ECM) is based on the principle of local anodic dissolution of the workpiece at a high current density in a flowing electrolyte (Figure 1). Anodic dissolution (shaping) of the
Процесс является многофакторным, с большим количеством переменных. Основные из них:The process is multifactorial, with many variables. The main ones are:
- гидравлический поток электролита, его химсостав, концентрация, температура;- hydraulic flow of electrolyte, its chemical composition, concentration, temperature;
- характеристика используемого технологического тока (род тока, напряжение, длительность воздействия и т.д.);- characteristics of the used technological current (type of current, voltage, duration of exposure, etc.);
- параметры МЭЗ - его величина, протяженность, точность установки, время выдержки под током.- MEZ parameters - its size, length, installation accuracy, exposure time under current.
Процессы ЭХРО подробно рассмотрены в литературе (например: В.Ф.Орлов "Электрохимическое формообразование", Москва, Машиностроение, 1990 г., "Оборудование для размерной электрохимической обработки деталей машин", Москва, Машиностроение, 1980 г. и др.).ECM processes are considered in detail in the literature (for example: V.F. Orlov, “Electrochemical shaping”, Moscow, Mechanical Engineering, 1990, “Equipment for dimensional electrochemical processing of machine parts”, Moscow, Mechanical Engineering, 1980, etc.).
Существуют две основные группы технологических схем, используемых в станках для ЭХРО.There are two main groups of technological schemes used in ECM machines.
1. Схемы с непрерывным процессом без прерывания технологического тока и постоянной подачей одного из электродов, учитывающей скорость растворения анода, поддержания МЭЗ в пределах от 0,15 до 0,3 мм, что достаточно для непрерывного удаления продуктов электрохимической реакции.1. Schemes with a continuous process without interrupting the technological current and constant supply of one of the electrodes, taking into account the dissolution rate of the anode, maintaining the MEZ in the range from 0.15 to 0.3 mm, which is sufficient for the continuous removal of the products of the electrochemical reaction.
2. Схемы дискретные импульсно-циклические, основанные на использовании импульсного тока, включение которого согласовано с циклами перемещения одного из электродов. Система управления дискретным процессом позволяет вести раздельно во времени анодное растворение и удаление продуктов электрохимической реакции.2. Discrete pulse-cyclic circuits based on the use of a pulsed current, the inclusion of which is consistent with the cycles of movement of one of the electrodes. The discrete process control system makes it possible to conduct anodic dissolution and removal of products of an electrochemical reaction separately in time.
Непрерывные схемы не могут осуществить работу на МЭЗ менее 0,1 мм вследствие невозможности прокачки электролита из-за большого гидравлического сопротивления и обеспечивают точность формообразования в пределах ±0,15 мм, что, как правило, можно отнести к предварительной, т.е. черновой обработке, вследствие низкой локализации процесса, определяемой величиной МЭЗ.Continuous circuits cannot carry out work on the MEZ of less than 0.1 mm due to the impossibility of pumping the electrolyte because of the high hydraulic resistance and provide the accuracy of shaping within ± 0.15 mm, which, as a rule, can be attributed to preliminary, i.e. roughing, due to the low localization of the process, determined by the value of the MEZ.
Импульсно-циклические схемы позволяют осуществить включение технологического тока на МЭЗ 0,010...0,015 мм на заданное время и получить точность формообразования в пределах 0,01 мм.Pulse-cyclic circuits allow the inclusion of the technological current on the MEZ 0.010 ... 0.015 mm for a given time and to obtain the accuracy of shaping within 0.01 mm.
В промышленности практическое применение получили две основные импульсно-циклические схемы.In industry, two main pulsed-cyclic circuits have gained practical application.
1. С вибрацией одного из электродов с так называемыми симметричными колебаниями (например, а.с. №260787, В23Р 1/04 "Способ обработки вибрирующим катодом").1. With the vibration of one of the electrodes with the so-called symmetric vibrations (for example, AS No. 260787,
Принципиальная схема работы с вибрацией одного из электродов изображена на Фиг.2, где 1 - колебания электрода-инструмента, 2 - импульс технологического тока (а - длительность импульса технологического тока, δ - припуск, снятый одним импульсом), 3 - циклограмма работы привода подач (b - время остановки подачи), 4 - напряжение (например, U=1,26) блока слежения за МЭЗ (с - время контактирования электродов), 5 - поверхность анода-заготовки.A schematic diagram of the operation with vibration of one of the electrodes is shown in Figure 2, where 1 is the oscillation of the electrode-tool, 2 is the pulse of the technological current (a is the duration of the pulse of the technological current, δ is the allowance taken with one pulse), 3 is the sequence diagram of the feed drive (b is the stop time of the feed), 4 is the voltage (for example, U = 1.26) of the MEZ tracking unit (s is the contact time of the electrodes), 5 is the surface of the anode-workpiece.
2. Способ обработки с асимметричными колебаниями одного из электродов с дискретной системой слежения за МЭЗ (например, а.с. №323243 "Способ размерной электрохимической обработки"). 2. A method of processing with asymmetric vibrations of one of the electrodes with a discrete tracking system for the MEZ (for example, AS No. 323243 "Method for dimensional electrochemical processing").
Принципиальная схема этого способа изображена на Фиг.3, где 1 - циклограмма перемещений электрода (Тц - время одного цикла, h - отвод на промывочный зазор), 2 - импульсы технологического тока (а - длительность импульса технологического тока), 3 - поверхность анода-заготовки (δ - припуск, снятый за один цикл), 4 - напряжение блока слежения за МЭЗ (с - время контактирования электродов).The schematic diagram of this method is depicted in Figure 3, where 1 is the sequence diagram of the electrode movements (Tc is the time of one cycle, h is the tap to the flushing gap), 2 are the pulses of the technological current (a is the pulse width of the technological current), 3 is the surface of the anode blanks (δ is the stock taken in one cycle), 4 is the voltage of the tracking unit for the MEZ (s is the contact time of the electrodes).
Принцип работы схемы с симметричными колебаниями (вибрациями) одного из электродов (Фиг.2) позволяет пропускать импульсы технологического тока при сближении электродов на минимальном МЭЗ. Импульсы технологического тока и колебания электрода синхронизированы по частоте. Уменьшение МЭЗ при работе с однополярными синусоидальными импульсами технологического напряжения (регулируемые по переднему фронту) происходит с уменьшением напряжения и при напряжении, равном нулю, происходит контактирование электродов (МЭЗ равен нулю). Сигнал контакта фиксируется блоком слежения за МЭЗ - служит командой на остановку привода подачи электрода на запрограммированное время (например, 5 с). За это время происходит растворение заготовки (анода) и при отсутствии сигнала о наличии нулевого зазора дается команда на включение привода подачи. Периодическое повторение описанного цикла составляет принцип работы этой схемы.The principle of operation of the circuit with symmetric vibrations (vibrations) of one of the electrodes (Figure 2) allows you to pass pulses of the technological current when the electrodes come together at a minimum MEZ. The pulses of the technological current and the oscillations of the electrode are synchronized in frequency. The decrease in the MEZ when working with unipolar sinusoidal pulses of the technological voltage (adjustable along the leading edge) occurs with a decrease in voltage and when the voltage is zero, the electrodes are contacted (MEZ is zero). The contact signal is fixed by the tracking unit for the MEZ - it serves as a command to stop the electrode feed drive for a programmed time (for example, 5 s). During this time, the workpiece (anode) dissolves and, in the absence of a signal about the presence of zero clearance, a command is given to turn on the feed drive. Periodic repetition of the described cycle is the principle of operation of this scheme.
Основные достоинства схемы с симметричными колебаниями электрода (например, с частотой вибраций 25...100 Гц и амплитудой 0,15...0,35 мм) - в сжатии электролита при сближении электродов, что обеспечивает лучшее заполнение МЭЗ и повышение давления, ведущее к снижению выделения водорода на катоде-инструменте. При максимальном расхождении электродов обеспечивается замена межэлектродной среды и охлаждение электродов.The main advantages of the circuit with symmetrical oscillations of the electrode (for example, with a vibration frequency of 25 ... 100 Hz and an amplitude of 0.15 ... 0.35 mm) are in the compression of the electrolyte when the electrodes are brought together, which ensures better filling of the MEZ and an increase in pressure, leading to reduce hydrogen evolution at the cathode-tool. At the maximum divergence of the electrodes, the interelectrode medium is replaced and the electrodes are cooled.
Основным недостатком схемы с симметричными колебаниями одного из электродов является возможность коротких замыканий на технологическом токе вследствие упругих деформаций системы СПИД станка (станок, приспособление, инструмент, деталь), вызванных сжатием электролита при сближении электродов и усилиями от импульсов технологического тока, возрастающих с увеличением площади обработки (см. журнал "Станки и инструмент" №10 за 1977 г.). При смене направления движения колеблющегося электрода происходит увеличение МЭЗ до наибольшего, равного амплитуде колебаний, вследствие чего падает давление в МЭЗ и упругая составляющая деформации системы СПИД перемещает анод-заготовку в сторону отходящего катода-инструмента, создавая длительный контакт между электродами, вызывая искажение амплитуды механических колебаний и в итоге синхронизацию с импульсами технологического тока, что приводит к коротким замыканиям и порче электродов. Это явление происходит при минимальных МЭЗ - 0,01...0,03 мм или равных нулю и нарастает с увеличением площади обработки.The main disadvantage of the circuit with symmetric vibrations of one of the electrodes is the possibility of short circuits on the technological current due to elastic deformations of the AIDS system of the machine (machine, fixture, tool, part) caused by compression of the electrolyte when the electrodes come together and the forces from the pulses of the technological current increase with increasing processing area (see magazine "Machine tools and tools" No. 10 for 1977). When the direction of motion of the oscillating electrode changes, the MEZ increases to the largest equal to the amplitude of the oscillations, as a result of which the pressure in the MEZ decreases and the elastic component of the AIDS system deformation moves the anode blank towards the outgoing cathode-tool, creating a long contact between the electrodes, causing distortion of the amplitude of mechanical vibrations and as a result, synchronization with pulses of the technological current, which leads to short circuits and damage to the electrodes. This phenomenon occurs with minimal MEZ - 0.01 ... 0.03 mm or equal to zero and increases with increasing processing area.
Для уменьшения упругих деформаций необходимо повысить жесткость кинематических звеньев электрохимических копировально-прошивочных станков, работающих в импульсно-циклическом режиме. Например, при отжатии системы СПИД на 0,05 мм необходима жесткость около 120 кг/мкм, что приводит к значительному повышению металлоемкости и стоимости станков (см. журнал "Станки и инструменты" №10 за 1977 г.).To reduce elastic deformations, it is necessary to increase the rigidity of the kinematic links of electrochemical copy-piercing machines operating in a pulse-cyclic mode. For example, when depressing the AIDS system by 0.05 mm, a stiffness of about 120 kg / μm is required, which leads to a significant increase in metal consumption and cost of machine tools (see the magazine "Machine and Tools" No. 10 for 1977).
Принцип работы импульсно-циклической схемы с асимметричными колебаниями заключается в перемещении одного из электродов по заданному циклу, состоящему из сближения электродов до контакта, отвода на рабочий МЭЗ, включения технологического тока, отвода на промывочный зазор, сближения до контакта и т.д. (см. Фиг.3). Такая схема адаптирована к средствам программного управления и позволяет в зависимости от условий наиболее рационально составлять техпроцесс с разбивкой на этапы обработки (черновой, чистовой и финишный режимы) с изменением режимов по заданной программе в условиях полной автоматизации процесса.The principle of operation of a pulse-cyclic circuit with asymmetric oscillations is to move one of the electrodes in a given cycle, consisting of the rapprochement of the electrodes to the contact, the removal to the working MEZ, the inclusion of the process current, the removal of the washing gap, proximity to the contact, etc. (see Figure 3). This scheme is adapted to the means of program control and allows, depending on the conditions, the most rational process design with a breakdown into processing stages (draft, finishing and finishing modes) with changing modes according to a given program in the conditions of complete automation of the process.
Главный недостаток импульсно-циклической схемы с асимметричными колебаниями электрода - неэффективная и нестабильная работа на чистовых и финишных режимах, т.е. работа на минимально допустимом МЭЗ (например, 0,01...0,03 мм), обеспечивающая достижение высокой точности и качества обработанной поверхности анода-заготовки. Как известно, при работе на минимальных начально установленных на заданное время МЭЗ, где скорость протекания электролита практически близка к нулю, при прохождении технологического тока происходит вскипание электролита вместе с выделяющимся на катоде водородом и продуктами анодного растворения, образуется газожидкостный клин, что ведет к пассивации анода, способствует спаду плотности технологического тока. Происходит "закипание" электролита в МЭЗ, и процесс нарушается или прекращается. Значительно возрастают распирающие усилия в МЭЗ. Импульсы тока сопровождаются, с ростом площади обработки, возрастающими ударными нагрузками на систему СПИД станка, вызывая вынужденные упругие колебания, нарушая установленный начальный МЭЗ и приводя к коротким замыканиям электродов. Запирание МЭЗ на чистовых и финишных операциях происходит за 0,1...0,3 с (см. А.В.Рыбалко "Импульсная электрохимическая обработка металлов. Электродные процессы и технология электрохимического формообразования", Кишинев, "Штинца", 1987 г.).The main disadvantage of a pulse-cyclic circuit with asymmetric oscillations of the electrode is inefficient and unstable operation in the finishing and finishing modes, i.e. work on the minimum permissible MEZ (for example, 0.01 ... 0.03 mm), ensuring high accuracy and quality of the processed surface of the anode-workpiece. As is known, when working at the minimum MEZ, which was initially set for a given time, where the electrolyte flow rate is almost close to zero, when the technological current flows, the electrolyte boils together with hydrogen and anode dissolution products released on the cathode, and a gas-liquid wedge forms, which leads to anode passivation contributes to the decline in the density of the technological current. The "boiling" of the electrolyte in the MEZ occurs, and the process is disrupted or terminated. Significantly increased bursting efforts in the MEZ. The current pulses are accompanied, with an increase in the processing area, by increasing shock loads on the AIDS system of the machine, causing forced elastic vibrations, violating the established initial MEZ and leading to short circuits of the electrodes. The MEZ is locked in finishing and finishing operations in 0.1 ... 0.3 s (see A.V. Rybalko "Pulse electrochemical processing of metals. Electrode processes and technology of electrochemical shaping", Chisinau, "Stintsa, 1987). )
Задачей изобретения является повышение стабильности работы дискретных импульсно-циклических схем путем устранения коротких замыканий электродов, вызванных нарушением устойчивости системы СПИД станка.The objective of the invention is to increase the stability of discrete pulse-cyclic circuits by eliminating short circuits of the electrodes caused by the violation of the stability of the AIDS system of the machine.
Поставленная задача решается тем, что в процессе ЭХРО обе схемы используются совместно, т.е. в способе импульсно-циклической ЭХРО металлов с дискретной системой слежения за величиной межэлектродного зазора одному из электродов сообщают асимметричные колебания по запрограммированному циклу, а другому сообщают симметричные колебания в направлении первого с частотой, синхронной с импульсами технологического тока, параметры которого запрограммированы на включение в момент установки запрограммированного межэлектродного зазора на запрограммированное время, при этом отсчет величины межэлектродного зазора производится после исчезновения сигнала о наличии контакта при разводе электродов. The problem is solved by the fact that in the ECM process both schemes are used together, i.e. In the method of pulsed-cyclic ECM of metals with a discrete tracking system for the interelectrode gap, one of the electrodes is informed of asymmetric vibrations along a programmed cycle, and the other is informed of symmetric vibrations in the direction of the first with a frequency synchronous with the technological current pulses, the parameters of which are programmed to be switched on at the time of installation programmed interelectrode gap for the programmed time, while the value of the interelectrode gap is calculated after and the disappearance of the signal about the presence of contact during the separation of electrodes.
Предлагаемый способ иллюстрируется фиг. 4, где 1 - запрограммированные асимметричные циклические колебания электрода (Тц - время одного цикла), например от 0,5 до 80 с, 2 - симметричные колебания (вибрации электрода), например, с частотой 25...50 Гц и амплитудой 0,3 мм, 3 - импульс технологического тока (а - длительность импульса), 4 - напряжение блока слежения за запрограммированным МЭЗ (с - время контактирования электродов), 5 - поверхность анода-заготовки (δ - припуск, снятый за один цикл).The proposed method is illustrated in FIG. 4, where 1 is the programmed asymmetric cyclic oscillations of the electrode (Tc is the time of one cycle), for example, from 0.5 to 80 s, 2 - symmetric vibrations (vibration of the electrode), for example, with a frequency of 25 ... 50 Hz and an amplitude of 0, 3 mm, 3 - pulse of the technological current (a - pulse duration), 4 - voltage of the tracking unit for the programmed MEZ (s - contact time of the electrodes), 5 - surface of the anode-workpiece (δ - allowance taken in one cycle).
Причем отсчет величины запрограммированного МЭЗ производится при вибрации одного из электродов с прокачкой электролита через запрограммированный МЭЗ, но при выключенном технологическом токе.Moreover, the value of the programmed MEZ is counted when one of the electrodes is vibrated with the electrolyte pumped through the programmed MEZ, but with the technological current switched off.
В целях точной установки запрограммированного МЭЗ началом отсчета служит исчезновение сигнала о наличии контакта при разводе электродов, что практически учитывает упругую деформацию системы СПИД станка.In order to accurately set the programmed MEZ, the reference point is the disappearance of the signal about the presence of contact during the separation of the electrodes, which practically takes into account the elastic deformation of the AIDS system of the machine.
Работа по предлагаемой схеме осуществляется следующим образом. На рабочих позициях станка устанавливается и закрепляется электрод-инструмент и электрод-заготовка. Клавиатурой блока программного управления устанавливаются режимы обработки (например, черновой, чистовой, финишный), в которые вводят для каждого режима свои значения: напряжение технологического тока, скважность импульсов, время действия технологического тока в цикле, межэлектродный зазор, глубина обработки. Закрывается рабочая зона станка. С панели управления клавиатурой включаются симметричные колебания электрода-инструмента. Включается насос прокачки электролита. Включается привод подачи на сближение электродов. После контакта электродов (индикация - отметка на мониторе и звуковой сигнал) блоком программного управления дается команда приводу подачи на установку запрограммированного МЭЗ. Включается технологический ток на запрограммированное время, по истечении которого ток выключается - электроды сближаются до контакта, и процесс повторяется в автоматическом режиме. Процесс прекращается после достижения суммарной глубины обработки запрограммированных режимов. Информация о процессе отображается на жидкокристаллическом мониторе и остается в памяти блока программного управления.Work on the proposed scheme is as follows. At the working positions of the machine, an electrode-tool and an electrode-workpiece are installed and fixed. The keyboard of the program control unit sets the processing modes (for example, draft, finishing, finishing), in which they enter their values for each mode: voltage of the technological current, duty cycle of pulses, duration of the technological current in the cycle, interelectrode gap, processing depth. The working area of the machine closes. From the keyboard control panel, symmetrical vibrations of the electrode-tool are switched on. The electrolyte pump is turned on. The feed drive for approaching the electrodes is turned on. After the contact of the electrodes (indication - mark on the monitor and a sound signal), the program control unit gives a command to the feed drive to install the programmed MEZ. The technological current is switched on for the programmed time, after which the current is turned off - the electrodes move closer to the contact, and the process repeats in automatic mode. The process stops after reaching the total processing depth of the programmed modes. Information about the process is displayed on the LCD monitor and remains in the memory of the program control unit.
Заявленный способ размерной электрохимической обработки использован в опытной конструкции копировально-прошивочного станка (Фиг.5), который успешно прошел испытания на разных режимах и МЭЗ от 0,01 до 0,05 мм без коротких замыканий электродов. Станок эксплуатируется в г.Кирове, ОАО Электромашиностроительный завод "Лепсе", где запланирован к серийному производству в 2008 году. Работа станка основана на заявленной схеме (Фиг.4).The claimed method of dimensional electrochemical processing was used in the experimental design of a copy-and-flash machine (Figure 5), which successfully passed tests in different modes and MEZ from 0.01 to 0.05 mm without short circuits of the electrodes. The machine is operated in Kirov, OAO Lepse Electric Machine-Building Plant, where it is planned for serial production in 2008. The work of the machine is based on the claimed scheme (Figure 4).
Программирование режимов процесса и автоматизация работы станка основаны на специально разработанном программном обеспечении с использованием персонального компьютера, встроенного в станок. Программирование осуществляется с клавиатуры (Фиг.6) и контролируется на жидкокристаллическом мониторе. Станок работает в наладочном и автоматическом режимах.Programming of process modes and automation of the machine are based on specially designed software using a personal computer built into the machine. Programming is carried out from the keyboard (Fig.6) and is controlled on a liquid crystal monitor. The machine operates in adjustment and automatic modes.
Информация о текущем состоянии станка отображается на жидкокристаллическом экране монитора. Экран содержит функциональные зоны (Фиг.7) с запрограммированными и текущими числовыми значениями процесса:Information about the current state of the machine is displayed on the LCD screen of the monitor. The screen contains functional areas (Fig.7) with programmed and current numerical values of the process:
таблицу запрограммированных технологических операций (черновую, чистовую, финишную), где:a table of programmed technological operations (draft, finishing, finishing), where:
U - запрограммированное амплитудное значение напряжения источника технологического тока, В,U is the programmed amplitude value of the voltage of the technological current source, V,
Т - запрограммированная длительность единичного цикла, с,T is the programmed duration of a single cycle, s,
Н - величина запрограммированного МЭЗ, мкм,N is the value of the programmed MEZ, microns,
Z - глубина запрограммированной обработки, мм,Z - the depth of the programmed processing, mm,
Kq - количество запрограммированных технологических импульсов в одном периоде симметричных колебаний электрода.Kq is the number of programmed technological pulses in one period of symmetric oscillations of the electrode.
Под таблицей запрограммированных технологических операций расположена строка "Задано", куда в случае необходимости заносятся в процессе работы изменения данных текущей технологической операции с сохранением изменений в электронной памяти станка.Under the table of programmed technological operations there is a line “Defined”, where, if necessary, during the operation, changes in the data of the current technological operation are recorded with changes saved in the electronic memory of the machine.
Ниже расположены действующие значения на текущий момент времени:Below are the current values at the current time:
U - амплитудное значение технологического напряжения, В;U is the amplitude value of the process voltage, V;
I - амплитудное значение технологического тока, А,;I is the amplitude value of the technological current, A ,;
Z - глубина обработки запрограммированного технологического цикла, мм; Z is the processing depth of the programmed technological cycle, mm;
Суммарная глубина обработки на текущий момент времени. Отсчет времени начала процесса обработки индицируется в правом верхнем углу экрана,The total processing depth at the current time. The countdown of the start of the processing process is indicated in the upper right corner of the screen,
Р - давление электролита в рабочей камере станка, кг/см2.P is the electrolyte pressure in the working chamber of the machine, kg / cm 2 .
Ниже расположен индикатор, отображающий глубину обработки в процентах на текущий момент времени к суммарной, запрограммированной в таблице режимов технологических операций.Below is an indicator that displays the depth of processing in percent at the current time to the total programmed in the table of modes of technological operations.
В правой части экрана расположен график, выполняющий функцию осциллографа, отображающего в каждом запрограммированном технологическом цикле форму и значение запрограммированного технологического напряжения и тока, дающие информацию о состоянии запрограммированного процесса. График, расположенный в левой нижней части экрана, содержит информацию как о текущем состоянии процесса, так и по его завершении.On the right side of the screen is a graph that performs the function of an oscilloscope that displays in each programmed technological cycle the shape and value of the programmed technological voltage and current, which give information about the state of the programmed process. The graph located in the lower left part of the screen contains information both about the current state of the process and at its completion.
График отображает в каждом цикле работы станка разницу между величиной запрограммированного МЭЗ и МЭЗ по окончании цикла, что соответствует приращению глубины обработки. Поскольку приращение глубины обработки отображается в микронах на двухкоординатном графике, то по окончании суммарной глубины обработки (черновая, чистовая и финишная) можно проанализировать, как протекал процесс в зависимости от значений МЭЗ, величины напряжения технологического тока и временной длительности цикла.The graph displays in each cycle of the machine the difference between the value of the programmed MEZ and MEZ at the end of the cycle, which corresponds to an increase in the processing depth. Since the increment of the processing depth is displayed in microns on a two-coordinate graph, at the end of the total processing depth (draft, finishing and finishing), you can analyze how the process proceeded depending on the values of the MEZ, the magnitude of the voltage of the technological current, and the time duration of the cycle.
На Фиг.8 дана фотография экрана монитора во время обработки ЭЗ; на Фиг.9 - увеличенный график, где более наглядно видны режимы обработки.On Fig given a photograph of the monitor screen during processing of the EZ; figure 9 is an enlarged graph, where the processing modes are more clearly visible.
При нормальном протекании процесса съем в каждом цикле текущей технологической операции, при постоянных режимах, показания в каждом цикле должны с небольшой разницей отличаться друг от друга вследствие погрешности работы подвижных кинематических звеньев станка.In the normal course of the process, I’ll take off in each cycle of the current technological operation, under constant conditions, the readings in each cycle should differ slightly from each other due to the error in the operation of the moving kinematic parts of the machine.
Как уже было отмечено, технологический процесс можно разделить на три технологических операционных режима: черновой (грубый), чистовой, финишный (наиболее точный).As already noted, the technological process can be divided into three technological operational modes: draft (rough), finishing, finishing (the most accurate).
Отличие технологических операций друг от друга заключается в различии технологических режимов.The difference between technological operations from each other is the difference in technological modes.
Например, при обработке закаленной инструментальной стали Х12М, с HRC 60...62 медным электродом-инструментом в 15% электролите на основе NaNO3 точность формообразования и качество поверхности по торцевым и наклонным поверхностям зависит, в основном, от величины МЭЗ и режимов процесса.For example, when machining hardened tool steel X12M, with
Так, черновая операция характеризуется наибольшими значениями режима обработки, устанавливаемыми оператором. Например: U - 18 В, Т - 40 с, Н - 0,05 мм, Z - 2,5 мм, Kq - 4 импульса. Если в единичном цикле МЭЗ увеличился за счет растворенного металла на 0,08 мм, то конечный суммарный МЭЗ составил 0,05 мм+0,08 мм=0,13 мм, что близко соответствует погрешности формообразования, т.е. в пределах 0,13 мм. На этой операции снимается основная часть припуска с наибольшей производительностью процесса.So, a roughing operation is characterized by the highest values of the processing mode set by the operator. For example: U - 18 V, T - 40 s, N - 0.05 mm, Z - 2.5 mm, Kq - 4 pulses. If in a single cycle the MEZ increased due to dissolved metal by 0.08 mm, then the final total MEZ was 0.05 mm + 0.08 mm = 0.13 mm, which closely corresponds to the error in the formation, i.e. within 0.13 mm. In this operation, the main part of the allowance is removed with the greatest process productivity.
Чистовая операция менее производительна и более точная. Например: U - 10 В, Т - 12 с, Н - 0,025 мм, Z - 0,8 мм, Kq - 1 импульс. За один цикл МЭЗ увеличился на 0,015 мм, следовательно, конечный МЭЗ 0,025 мм+0,015 мм=0,04 мм, погрешность формообразования в пределах 0,04 мм.Finishing operation is less productive and more accurate. For example: U - 10 V, T - 12 s, N - 0.025 mm, Z - 0.8 mm, Kq - 1 pulse. In one cycle, the MEZ increased by 0.015 mm, therefore, the final MEZ is 0.025 mm + 0.015 mm = 0.04 mm, the error in the formation is within 0.04 mm.
Финишная технологическая операция позволяет получить наилучшие точностные результаты формообразования и наименьшую шероховатость обработанной поверхности. Характеризуется лучшей локализацией процесса и небольшим растворением заготовки в пределах одного цикла. Например, финишный режим U - 7,5 В, Т - 5 с, Н - 0,008 мм, Kq - 1 импульс, Z - 0,3 мм. Увеличение МЭЗ за один цикл 0,002 мм. Тогда конечный МЭЗ 0,008 мм + 0,002 мм = 0,01 мм.Finishing technological operation allows you to get the best precision results of forming and the smallest roughness of the processed surface. It is characterized by better localization of the process and a small dissolution of the workpiece within one cycle. For example, the final mode U is 7.5 V, T is 5 s, H is 0.008 mm, Kq is 1 pulse, Z is 0.3 mm. The increase in the MEZ for one cycle of 0.002 mm Then the final MEZ is 0.008 mm + 0.002 mm = 0.01 mm.
В приведенных примерах определение точности формообразования является достаточно достоверным и служит для начальной стадии отработки технологического процесса.In the above examples, the determination of the accuracy of shaping is quite reliable and serves as the initial stage of testing the technological process.
Погрешность копирования торцевой поверхности и наклонных поверхностей, составляющих угол между осью ЭИ и боковой поверхностью не менее трех градусов на опытном станке, работающем по заявленному способу на финишных операциях, находится в пределах 0,01 мм при достигнутой шероховатости поверхности 0,2 мкм. Поверхности ЭИ вертикальные параллельные с направлением подачи проектируются традиционно и здесь не рассматриваются.The error in copying the end surface and inclined surfaces that make up the angle between the axis of the EI and the side surface of at least three degrees on an experimental machine operating according to the claimed method in finishing operations is within 0.01 mm with a surface roughness of 0.2 μm. EI surfaces parallel to the vertical with the feed direction are traditionally designed and are not considered here.
Станок спроектирован по так называемой бескамерной схеме с горизонтальной осью рабочей зоны, где рабочая зона станка расположена в разъемном корпусе, выполняющем функцию приспособления для закрытой прокачки электролита (см. фиг.10, 11) (рабочая зона открыта). Такая конструкция в отличие от наиболее распространенной конструкции станков с рабочей камерой, защищающей от разбрызгивания электролита, и вертикальной осью рабочей зоны, столом для установки приспособления с заготовкой позволяет упростить и сократить количество технологической оснастки и разработать типовые технологические процессы.The machine is designed according to the so-called tubeless scheme with a horizontal axis of the working area, where the working area of the machine is located in a detachable case that performs the function of a device for closed pumping of electrolyte (see Fig. 10, 11) (the working area is open). This design, in contrast to the most common design of machines with a working chamber that protects against electrolyte spatter, and a vertical axis of the working zone, a table for installing fixtures with a workpiece, simplifies and reduces the number of technological equipment and develop typical technological processes.
На Фиг.10 изображен электрод-заготовка (2) (далее ЭЗ) из стали 12Х18Н10Т, закрепленный в державке и совершающий асимметричные колебания по запрограммированному циклу. ЭЗ изображен в обработанном виде в 15% водном электролите на основе NaNO3. На Фиг.11 изображен ЭИ (1), закрепленный на вибраторе и совершающий симметричные колебания в направлении ЭЗ с частотой, синхронной с импульсами технологического тока, параметры которого запрограммированы на включение в момент установки запрограммированного МЭЗ.Figure 10 shows the electrode blank (2) (hereinafter referred to as EZ) made of steel 12X18H10T, fixed in the holder and performing asymmetric oscillations according to the programmed cycle. EZ is shown in processed form in a 15% aqueous electrolyte based on NaNO 3 . Figure 11 shows the EI (1), mounted on a vibrator and performing symmetrical vibrations in the direction of the EZ with a frequency synchronous with the pulses of the technological current, the parameters of which are programmed to be switched on at the time of installation of the programmed MES.
На Фиг.12 изображен ЭИ (1) и обработанные им ЭЗ (2). Этим ЭИ были изготовлены спиральные лопатки на 500 деталях без прижогов и со стабильной повторяемостью размеров в пределах 0,015 мм.On Fig shows EI (1) and processed by it EZ (2). This EI produced spiral blades on 500 parts without burns and with stable dimensional repeatability within 0.015 mm.
Благодаря отсчету запрограммированной величины МЭЗ после исчезновения сигнала о наличии контакта при разводе электродов короткие замыкания отсутствуют и могут произойти только в случае повышения значения технологического напряжения до пробивного или же попадания в МЭЗ токопроводящих частиц.Due to the readout of the programmed value of the MEZ after the disappearance of the signal about the presence of contact during the separation of the electrodes, short circuits are absent and can occur only if the process voltage rises to breakdown voltage or if conductive particles get into the MEZ.
При коротком замыкании на технологическом токе происходит кроме расплавления поверхности электродов в месте пробоя, перенос металла с одного электрода на другой, придающий ему локальное приращение, значительно превышающее МЭП. Поэтому при следующем единичном цикле при определении сигнала о наличии контакта при разводе электродов будет не перемещение ЭИ в сторону заготовки, а наоборот отрицательная величина перемещения 1, что показано на Фиг.7.In the event of a short circuit at the technological current, in addition to the melting of the surface of the electrodes at the breakdown location, the metal is transferred from one electrode to another, giving it a local increment significantly exceeding the MEP. Therefore, in the next single cycle, when determining the signal about the presence of contact during the separation of the electrodes, there will be no EI movement towards the workpiece, but rather a negative value of
Эксплуатация опытного станка показала сохранность дорогостоящих ЭИ. Какому из электродов ЭИ или ЭЗ сообщаются запрограммированные асимметричные, а какому - симметричные, не имеет значения, все определяется технологической целесообразностью. На станке по заявленному способу производятся рабочие цилиндрические вставки в штамповые и литьевые блоки из инструментальных сталей. Например, вставки из сталей Х12М, ХВГ, 50ХФА, ШХ15, Р6М5, У12 и др. с использованием электролита на основе NaNO3. Режимы обработки и схема прокачки электролита назначаются исходя из конструктивных особенностей обрабатываемой поверхности и требований чертежа.The operation of the experimental machine showed the safety of expensive EI. Which of the electrodes of EI or EZ are informed about the programmed asymmetric, and to which - symmetrical, does not matter, everything is determined by technological expediency. On the machine according to the claimed method, working cylindrical inserts are made into stamping and casting blocks from tool steels. For example, inserts from steels Х12М, ХВГ, 50ХФА, ШХ15, Р6М5, У12, etc. using an electrolyte based on NaNO 3 . The processing modes and the electrolyte pumping scheme are assigned based on the design features of the surface being treated and the requirements of the drawing.
На фиг.12-18 приведены фотографии изделий, изготовленных на станке (Фиг.5), работающем по схеме заявляемого способа.On Fig-18 shows photographs of products manufactured on the machine (Figure 5), operating according to the scheme of the proposed method.
На фиг.13: On Fig:
1 - ЭИ,1 - EI,
2 - пуансон,2 - punch,
3 - матрица,3 - matrix
4 - вырубленная деталь - лист полюса электродвигателя.4 - a cut-out part - a sheet of a pole of an electric motor.
На фиг.14: On Fig:
1 - пуансон,1 - punch
2 - матрица,2 - matrix
3 - вырубленный лист трансформаторного железа.3 - a cut sheet of transformer iron.
На фиг.15: On Fig:
1 - ЭИ,1 - EI,
2 - пуансон,2 - punch,
3 - матрица,3 - matrix
4 - вырубленное изделие - лист якоря электродвигателя.4 - a cut-out product - a sheet of an anchor of an electric motor.
На фиг.16: In Fig.16:
1 - электродный блок с закрепленными пуансоном 2 и матрицей 3,1 - electrode block with a
4 - вырубной пуансон,4 - cutting punch,
5 - матрица для вырубки изделий,5 - matrix for cutting products,
6 - изготовленные изделия.6 - manufactured products.
На фиг.17: On Fig:
1 - ЭИ,1 - EI,
2 - вставка в литьевую форму.2 - insert into the injection mold.
На фиг.18: On Fig:
1 - ЭИ,1 - EI,
2 - матрица для чеканки медалей.2 - matrix for minting medals.
На фиг.19: On Fig:
1 - ЭИ,1 - EI,
2 - литьевая форма,2 - injection mold
3 - изделие.3 - product.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006117136/02A RU2330746C2 (en) | 2006-05-18 | 2006-05-18 | Method of dimensional electro-chemical treatment of metals |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006117136/02A RU2330746C2 (en) | 2006-05-18 | 2006-05-18 | Method of dimensional electro-chemical treatment of metals |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006117136A RU2006117136A (en) | 2007-11-27 |
| RU2330746C2 true RU2330746C2 (en) | 2008-08-10 |
Family
ID=38960004
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006117136/02A RU2330746C2 (en) | 2006-05-18 | 2006-05-18 | Method of dimensional electro-chemical treatment of metals |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2330746C2 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102581398A (en) * | 2011-01-12 | 2012-07-18 | Pecm工业有限责任公司 | Method for electrochemical machining |
| RU2564773C1 (en) * | 2014-05-05 | 2015-10-10 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" | Dimensional electrochemical treatment method of parts from titanium and titanium alloys |
| RU2701909C1 (en) * | 2018-12-05 | 2019-10-02 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) | Pulse-cyclic electrochemical processing method |
| RU2770397C1 (en) * | 2021-07-28 | 2022-04-15 | Публичное Акционерное Общество "Одк-Сатурн" | Method for dimensional electrochemical processing of a metal billet |
-
2006
- 2006-05-18 RU RU2006117136/02A patent/RU2330746C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102581398A (en) * | 2011-01-12 | 2012-07-18 | Pecm工业有限责任公司 | Method for electrochemical machining |
| RU2564773C1 (en) * | 2014-05-05 | 2015-10-10 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" | Dimensional electrochemical treatment method of parts from titanium and titanium alloys |
| RU2701909C1 (en) * | 2018-12-05 | 2019-10-02 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) | Pulse-cyclic electrochemical processing method |
| RU2770397C1 (en) * | 2021-07-28 | 2022-04-15 | Публичное Акционерное Общество "Одк-Сатурн" | Method for dimensional electrochemical processing of a metal billet |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2006117136A (en) | 2007-11-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Skoczypiec et al. | A sequential electrochemical–electrodischarge process for micropart manufacturing | |
| Zeng et al. | A study of micro-EDM and micro-ECM combined milling for 3D metallic micro-structures | |
| Wang et al. | Micro wire electrode electrochemical cutting with low frequency and small amplitude tool vibration | |
| US6835299B1 (en) | Electrochemical machining method and apparatus | |
| Mishra et al. | Experimental investigation into electrochemical milling of Ti6Al4V | |
| Qu et al. | Wire electrochemical machining using reciprocated traveling wire | |
| EP2311593B1 (en) | Method of Electrochemical Machining | |
| Mandal et al. | State of art in wire electrical discharge machining process and performance | |
| RU2330746C2 (en) | Method of dimensional electro-chemical treatment of metals | |
| Kuriachen et al. | Modeling of wire electrical discharge machining parameters using titanium alloy (Ti-6AL-4V) | |
| Reddy | Influence of pulse period and duty ratio on electrochemical micro machining (EMM) characteristics | |
| US4544820A (en) | Die forming method and machine | |
| Kumar et al. | Review paper on ECM, PECM and ultrasonic assisted PECM | |
| Özerkan et al. | Electrochemical small diameter deep hole drilling of powder metal steel | |
| Mukhopadhyay et al. | Advancement in ultrasonic vibration and magnetic field assisted micro-EDM process: an overview | |
| KR100766787B1 (en) | Apparatus and method for electrolytic machining | |
| Sidpara et al. | Micro Electro Discharge Machining: Principles and Applications | |
| Xiaowei et al. | A combined electrical machining process for the production of a flexure hinge | |
| JP4678711B2 (en) | Die-sinker EDM | |
| Malapati et al. | Frequency pulse period and duty factor effects on electrochemical micromachining (EMM) | |
| RU2770397C1 (en) | Method for dimensional electrochemical processing of a metal billet | |
| JP5130697B2 (en) | Electrolytic processing method and method for manufacturing component having uneven surface | |
| US20120052325A1 (en) | Method of electrochemical machining | |
| Yadav et al. | Electro-spark process for microfabrication | |
| Jahan | Die-sinking electrical discharge machining |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130519 |