RU2464136C2 - Electrode tool for electrochemical broaching of metal parts - Google Patents

Electrode tool for electrochemical broaching of metal parts Download PDF

Info

Publication number
RU2464136C2
RU2464136C2 RU2009148251/02A RU2009148251A RU2464136C2 RU 2464136 C2 RU2464136 C2 RU 2464136C2 RU 2009148251/02 A RU2009148251/02 A RU 2009148251/02A RU 2009148251 A RU2009148251 A RU 2009148251A RU 2464136 C2 RU2464136 C2 RU 2464136C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pushers
piezoconverters
working part
piezoelement
flexible working
Prior art date
Application number
RU2009148251/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2009148251A (en
Inventor
Владислав Павлович Смоленцев (RU)
Владислав Павлович Смоленцев
Артем Александрович Коровин (RU)
Артем Александрович Коровин
Валерий Вячеславович Долгушин (RU)
Валерий Вячеславович Долгушин
Галина Николаевна Климова (RU)
Галина Николаевна Климова
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет"
Priority to RU2009148251/02A priority Critical patent/RU2464136C2/en
Publication of RU2009148251A publication Critical patent/RU2009148251A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2464136C2 publication Critical patent/RU2464136C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)

Abstract

FIELD: process engineering.
SUBSTANCE: invention relates to machine building and may be used for broaching whatever metal parts. Proposed electrode tool comprises flexible working part with electrolyte feed holes to be connected to generator negative pole and rigid support connected via piezoconverters to power supply, said piezoconverters being provided with pushers arranged along normal to flexible part sections. Said piezoconverters consist of piezoelement pushers connected in series and extending toward pusher axes, piezoelement number in every piezoconverters being at least not smaller than ratio between flexible part maximum travel along pusher axis and ultimate variation of extension of every piezoelement in the same direction.
EFFECT: expanded broaching performances, higher surface quality.
1 dwg, 1 ex

Description

Предлагаемое изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для расширения технологических возможностей электрохимической размерной обработки при получении полостей в металлических деталях из любых видов заготовок, например, при изготовлении рабочего профиля пресс-форм, ковочных штампов, прошивке полостей переменного сечения.The present invention relates to the field of mechanical engineering and can be used to expand the technological capabilities of electrochemical dimensional processing when receiving cavities in metal parts from any kind of workpieces, for example, in the manufacture of a working profile of molds, forging dies, piercing cavities of variable cross-section.

Известен электрод-инструмент [1] с нежесткой конструкцией рабочей части. К недостаткам известного устройства относится необходимость дополнительного (относительно рабочего) перемещения для равномерной обработки, невозможность удаления больших припусков, что ограничивает область его использования при прошивке полостей.Known electrode tool [1] with a non-rigid construction of the working part. The disadvantages of the known device include the need for additional (relative to the working) movement for uniform processing, the inability to remove large allowances, which limits the scope of its use when flashing cavities.

Известен электрод-инструмент [2] для прошивки полостей с гибкой рабочей частью из металла с эффектом памяти. Недостатком устройства является ступенчатое 1-3-кратное одностороннее изменение формы без возможности управления профилем рабочей части в период обработки.Known electrode tool [2] for flashing cavities with a flexible working part of metal with a memory effect. The disadvantage of this device is a stepwise 1-3-fold one-sided shape change without the ability to control the profile of the working part during the processing period.

Известен электрод-инструмент [3] с гибкой биметаллической рабочей частью, изменяющей форму при локальном нагреве за счет разницы тепловых расширений составляющих ее слоев. Недостатком устройства является низкая точность обработки из-за низкой точности управления перемещениями биметаллической рабочей части.Known electrode tool [3] with a flexible bimetallic working part, which changes shape when local heating due to the difference in thermal expansions of its constituent layers. The disadvantage of this device is the low accuracy of processing due to the low accuracy of controlling the movements of the bimetallic working part.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является электрод-инструмент [3].Closest to the claimed invention is an electrode tool [3].

Предлагаемый электрод-инструмент позволяет осуществлять управляемое движение его гибкой рабочей частью (перемещение, вибрацию, изменение формы, а также комбинацию этих воздействий), что расширяет технологические возможности электрохимической размерной обработки при получении полостей в металлических деталях. Это достигается тем, что электрод-инструмент для электрохимической прошивки полости в металлической детали содержит гибкую рабочую часть с отверстиями для подачи электролита, подключаемую к отрицательному полюсу генератора, и жесткий лонжерон, соединенный через подключаемые к источнику тока пьезопреобразователи с жесткими толкателями, установленными по нормали к участкам гибкой рабочей части. Пьезопреобразователи состоят из последовательно соединенных и расширяющихся в направлении осей толкателей пьезоэлементов, количество которых в каждом пьезопреобразователе не менее соотношения между предельным перемещением участка гибкой рабочей части в направлении оси толкателя и предельным изменением расширения каждого пьезоэлемента в том же направлении.The proposed electrode tool allows controlled movement of its flexible working part (movement, vibration, shape change, as well as a combination of these effects), which expands the technological capabilities of electrochemical dimensional processing when receiving cavities in metal parts. This is achieved by the fact that the electrode tool for electrochemical flashing of a cavity in a metal part contains a flexible working part with holes for supplying electrolyte connected to the negative pole of the generator, and a hard spar connected via piezoelectric transducers connected to the current source with rigid pushers installed normal to sections of the flexible working part. Piezoelectric transducers consist of piezoelements connected in series and expanding in the direction of the axes of the pushers, the number of which in each piezoelectric transducer is not less than the ratio between the limiting movement of the flexible working section in the direction of the pusher axis and the limiting change in the expansion of each piezoelectric element in the same direction.

На рисунке показана конструкция электрода-инструмента.The figure shows the construction of the electrode tool.

Электрод-инструмент содержит гибкую рабочую часть 1, полость 2 и упругие элементы 3. Внутри полости 2 расположен лонжерон 4, на котором размещены пьезопреобразователи 5, количество которых выбирается экспериментально в зависимости от формы полости 2 и технологических параметров обработки. Пьезопреобразователи 5 соединены с жесткими толкателями 6, воздействующими на гибкую рабочую часть 1 и позволяющими осуществлять ее управляемое движение.The electrode-tool contains a flexible working part 1, cavity 2 and elastic elements 3. Inside the cavity 2 there is a spar 4 on which piezoelectric transducers 5 are placed, the number of which is chosen experimentally depending on the shape of the cavity 2 and the processing technological parameters. Piezoelectric transducers 5 are connected to rigid pushers 6, acting on the flexible working part 1 and allowing its controlled movement.

Пьезопреобразователи 5 состоят из последовательно соединенных пьезоэлементов (на рисунке не показаны), расширяющихся в направлении осей толкателей 6, а количество пьезоэлементов для каждого пьезопреобразователя 5 берут не менее соотношения между предельным перемещением участка гибкой рабочей части 1 в направлении оси толкателя 6 и предельным изменением расширения каждого пьезоэлемента в том же направлении. К пьезопреобразователям 5 через регулятор 8 с помощью токоподводов 7 подводят ток от источника тока 9. Гибкая рабочая часть 1 подключена к отрицательному полюсу генератора 10 станка. Для подачи электролита в гибкой рабочей части 1 предусмотрены отверстия 11.Piezoelectric transducers 5 consist of piezoelectric elements connected in series (not shown in the figure), expanding in the direction of the axes of the pushers 6, and the number of piezoelectric elements for each piezoelectric transducer 5 take no less than the ratio between the limiting movement of the portion of the flexible working part 1 in the direction of the axis of the pusher 6 and the limiting change in the expansion of each piezoelectric element in the same direction. To the piezoelectric transducers 5 through the regulator 8 using current leads 7 supply current from the current source 9. The flexible working part 1 is connected to the negative pole of the generator 10 of the machine. To supply the electrolyte in the flexible working part 1, holes 11 are provided.

Электрод-инструмент работает следующим образом. При отключенных электропитании от генератора 10 и подаче электролита устанавливают электрод-инструмент с гибкой рабочей частью 1 в начальное положение, определяемое при проектировании технологического процесса обработки. Включают подачу электролита через полость 2 и отверстия 11, подключают гибкую рабочую часть 1 к отрицательному полюсу генератора 10. С помощью регулятора 8 изменяют величину силы тока от источника тока 9, что позволяет осуществлять управляемое движение гибкой рабочей части 1 за счет расширения или сужения пьезоэлементов в пьезопреобразователях 5, упругости элементов 3 и собственной упругости гибкой рабочей части 1. Количество пьезоэлементов в пьезопреобразователе 5 берут не менее соотношения между предельным перемещением участка гибкой рабочей части 1 в направлении оси толкателя 6 и предельным изменением расширения каждого пьезоэлемента (берут из [4] для выбранного материала) в том же направлении. Из того же источника [4] подбирают величину силы давления пьезоэлементов на толкатели 6.The electrode tool works as follows. When the power is off from the generator 10 and the electrolyte is supplied, an electrode-tool with a flexible working part 1 is installed in the initial position, which is determined during the design of the technological process of processing. Turn on the supply of electrolyte through the cavity 2 and openings 11, connect the flexible working part 1 to the negative pole of the generator 10. Using the regulator 8, change the magnitude of the current from the current source 9, which allows the controlled movement of the flexible working part 1 due to the expansion or contraction of the piezoelectric elements in piezoelectric transducers 5, the elasticity of the elements 3 and the intrinsic elasticity of the flexible working part 1. The number of piezoelectric elements in the piezoelectric transducer 5 take no less than the ratio between the limiting movement of the flexible work section whose part 1 in the direction of the axis of the pusher 6 and change the limit of expansion of each piezo element (taken from [4] for the selected material) in the same direction. From the same source [4] select the magnitude of the pressure force of the piezoelectric elements on the pushers 6.

Пример применения изобретения. В стали Х12М требуется выполнить полость для вставки ковочного штампа, имеющего поперечный размер 47 мм и глубину полости 17,5 мм. Наносим на чертеж полости сечения, параллельные рассматриваемому через 30-35 мм. При длине полости 175 мм количество сечений - 5. Пьезоэлементы из керамики позволяют получить максимальное перемещение за счет пьезоэффекта 0,4-0,45 мм. Для углубления на 17,5 мм требуется набор из 44 пьезоэлементов, что обеспечивает перемещение толкателей в рассматриваемом сечении в направлении рабочей части из латуни Л61 с толщиной листа 1 мм. Количество толкателей в сечении полости, определенное экспериментально, должно быть равно 3, что обеспечивает плавное сопряжение в ней профиля рабочей части до достижения требуемой глубины полости (в рассматриваемом сечении с наибольшей глубиной). По чертежу полости составляют карту предельных перемещений всех толкателей для каждого сечения. По информации о глубине обработки в местах расположения всех толкателей и для каждого из них рассчитывается количество пьезопреобразователей, которое потребуется подключить к источнику тока до получения глубины полости во всех точках, противолежащих толкателям.An example application of the invention. In X12M steel, a cavity is required to insert a forging die having a transverse dimension of 47 mm and a cavity depth of 17.5 mm. We put on the drawing cavity cross-sections parallel to the one considered through 30-35 mm. With a cavity length of 175 mm the number of sections is 5. Piezoelectric elements made of ceramics allow you to get the maximum movement due to the piezoelectric effect of 0.4-0.45 mm. To deepen by 17.5 mm, a set of 44 piezoelectric elements is required, which ensures the movement of the pushers in the considered section in the direction of the working part made of brass L61 with a sheet thickness of 1 mm. The number of pushers in the section of the cavity, determined experimentally, should be equal to 3, which ensures smooth conjugation in it of the profile of the working part until the desired depth of the cavity is reached (in the considered section with the greatest depth). According to the drawing, the cavities make a map of the maximum displacements of all pushers for each section. According to information about the processing depth at the locations of all pushers and for each of them, the number of piezoelectric transducers is calculated, which will need to be connected to the current source until the cavity depth is obtained at all points opposite to the pushers.

В начале обработки все толкатели находятся в исходном положении, удерживая гибкую рабочую часть параллельно полости детали до обработки. Через цикл 30 секунд обработки от регулятора подают команду на источник тока, откуда ток поступает на пьезопреобразователи, перемещающие толкатели на величину перемещения от первых пьезоэлементов в каждом пьезопреобразователе. Если ток, поступающий на гибкую рабочую часть, начинает возрастать, то время цикла регулятором увеличивают до достижения первоначального значения силы тока. В противном случае - уменьшают. В процессе обработки полости количество подключенных пьезоэлементов во всех пьезопреобразователях пропорционально глубине полости напротив каждого толкателя до подключения последнего пьезоэлемента в пьезопреобразователе, воздействующем на толкатели с наибольшим перемещением. После остановки перемещения гибкой рабочей части на участках, где действие толкателей закончилось, обработка этих участков анодным растворением затухает за счет возрастания межэлектродного зазора (между гибкой рабочей частью и полостью) до установившегося значения и формируется форма полости, соответствующая чертежу. В рассматриваемом примере время обработки полости составило около 20 минут, что на порядок меньше, чем на профильно-копировальных фрезерных станках.At the beginning of processing, all the pushers are in the initial position, holding the flexible working part parallel to the cavity of the part until processing. After a 30-second cycle of processing, the controller sends a command to the current source, from where the current flows to the piezoelectric transducers, which move the pushers by the amount of movement from the first piezoelectric elements in each piezoelectric transducer. If the current supplied to the flexible working part starts to increase, then the cycle time of the regulator is increased until the initial current value is reached. Otherwise, they reduce it. During processing of the cavity, the number of connected piezoelectric elements in all piezoelectric transducers is proportional to the depth of the cavity opposite each pusher until the last piezoelectric element is connected in the piezoelectric transducer, which acts on the pushers with the greatest displacement. After stopping the movement of the flexible working part in areas where the action of the pushers has ended, the treatment of these sections with anodic dissolution attenuates due to an increase in the interelectrode gap (between the flexible working part and the cavity) to an established value and a cavity shape corresponding to the drawing is formed. In this example, the cavity processing time was about 20 minutes, which is an order of magnitude shorter than on profile copy milling machines.

Источники информацииInformation sources

1. Авт. свид. №265334, бюл. изобр. №10, 1970.1. Auth. testimonial. No. 265334, bull. fig. No. 10, 1970.

2. Авт. свид. №737186, бюл. изобр. №20, 1980.2. Auth. testimonial. No. 737186, bull. fig. No. 20, 1980.

3. Авт. свид. №841891, бюл. изобр. №24, 1981.3. Auth. testimonial. No. 841891, bull. fig. No. 24, 1981.

4. Глозман И.А. Пьезокерамика. М.: Энергия, 1972 - 288с.4. Glozman I.A. Piezoceramics. M .: Energy, 1972 - 288s.

Claims (1)

Электрод-инструмент для электрохимической прошивки полости в металлической детали, содержащий гибкую рабочую часть с отверстиями для подачи электролита, подключаемую к отрицательному полюсу генератора, и жесткий лонжерон, соединенный через подключаемые к источнику тока пьезопреобразователи с жесткими толкателями, установленными по нормали к участкам гибкой рабочей части, при этом пьезопреобразователи состоят из последовательно соединенных и расширяющихся в направлении осей толкателей пьезоэлементов, количество которых в каждом пьезопреобразователе не менее соотношения между предельным перемещением участка гибкой рабочей части в направлении оси толкателя и предельным изменением расширения каждого пьезоэлемента в том же направлении. An electrode tool for electrochemical flashing of a cavity in a metal part, containing a flexible working part with holes for supplying electrolyte, connected to the negative pole of the generator, and a hard spar connected through piezoelectric transducers connected to the current source with rigid pushers installed normal to the sections of the flexible working part , while the piezoelectric transducers consist of piezoelement pushers consecutively connected and expanding in the direction of the axes, the number of which in each ezopreobrazovatele not less than the ratio between the movement limiting portion of the flexible working portion in the direction of the pusher axle and limiting a change in extension of each piezoelectric element in the same direction.
RU2009148251/02A 2009-12-24 2009-12-24 Electrode tool for electrochemical broaching of metal parts RU2464136C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009148251/02A RU2464136C2 (en) 2009-12-24 2009-12-24 Electrode tool for electrochemical broaching of metal parts

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009148251/02A RU2464136C2 (en) 2009-12-24 2009-12-24 Electrode tool for electrochemical broaching of metal parts

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2009148251A RU2009148251A (en) 2011-06-27
RU2464136C2 true RU2464136C2 (en) 2012-10-20

Family

ID=44738836

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009148251/02A RU2464136C2 (en) 2009-12-24 2009-12-24 Electrode tool for electrochemical broaching of metal parts

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2464136C2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU737186A1 (en) * 1979-01-17 1980-05-30 Базовая Лаборатория N106 Научно- Исследовательского Технологического Института Tool electrode
SU841891A1 (en) * 1979-04-10 1981-06-30 Предприятие П/Я Р-6877 Cathode tool for dimensional electrochemical working and method of manufacturing it
SU1007889A1 (en) * 1981-12-14 1983-03-30 Институт Прикладной Физики Ан Мсср Method of electrochemical machining of metals
RU2265503C1 (en) * 2004-04-26 2005-12-10 Уфимский государственный авиационный технический университет Tool-electrode

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU737186A1 (en) * 1979-01-17 1980-05-30 Базовая Лаборатория N106 Научно- Исследовательского Технологического Института Tool electrode
SU841891A1 (en) * 1979-04-10 1981-06-30 Предприятие П/Я Р-6877 Cathode tool for dimensional electrochemical working and method of manufacturing it
SU1007889A1 (en) * 1981-12-14 1983-03-30 Институт Прикладной Физики Ан Мсср Method of electrochemical machining of metals
RU2265503C1 (en) * 2004-04-26 2005-12-10 Уфимский государственный авиационный технический университет Tool-electrode

Also Published As

Publication number Publication date
RU2009148251A (en) 2011-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wang et al. Micro wire electrode electrochemical cutting with low frequency and small amplitude tool vibration
Kim et al. Machining of micro-channels and pyramid patterns using elliptical vibration cutting
Brinksmeier et al. Submicron functional surfaces generated by diamond machining
Das et al. Modeling of spark erosion rate in microwire-EDM
Miller et al. Investigation of wire electrical discharge machining of thin cross-sections and compliant mechanisms
JP4553967B2 (en) Cutting apparatus, processing method, and mold processed by the processing method
CN101641182A (en) Vibration assisted machining system with stacked actuators
Pei et al. An improved fix-length compensation method for electrical discharge milling using tubular tools
EP1815944A1 (en) Method and apparatus for honing bore holes.
Qu et al. Modified microscale pattern transfer without photolithography of substrates
RU2464136C2 (en) Electrode tool for electrochemical broaching of metal parts
Ammouri et al. BUEVA: a bi-directional ultrasonic elliptical vibration actuator for micromachining
Song et al. Numerical and experimental study of micro single point incremental forming process
RU2573465C2 (en) Electrochemical fabrication of recesses that make baffles at ribs and bottom sections of cooling channels in heat-beat machines and device to this end
KR100766787B1 (en) Apparatus and method for electrolytic machining
RU2514236C1 (en) Method of electrochemical processing of gas turbine blades with two butts and device to this end
RU2368504C1 (en) Method to apply logo on rotary stamping roll and roll to this end
Song et al. Micro-EDM for silicon microstructure fabrication
RU2330746C2 (en) Method of dimensional electro-chemical treatment of metals
RU2448818C1 (en) Method of two-sided electrochemical machining
CN101637785B (en) Superplastic micro-forming device and method for forming micro parts thereof
RU2492422C2 (en) Method of production of elastic suspension of dynamically tuned gyroscope
Ugrasen et al. Comparative study of electrode wear estimation in wire EDM using multiple regression analysis and group method data handling technique for EN-8 and EN-19
Tong et al. Experimental research on effects of process parameters on servo scanning 3D micro electrical discharge machining
Sabur et al. Micro-EDM for micro-channel fabrication on nonconductive ZrO2 ceramic

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20121225