RU2707672C2 - Method for electroerosion-chemical piercing of holes of small diameter and device for its implementation - Google Patents

Method for electroerosion-chemical piercing of holes of small diameter and device for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2707672C2
RU2707672C2 RU2018118291A RU2018118291A RU2707672C2 RU 2707672 C2 RU2707672 C2 RU 2707672C2 RU 2018118291 A RU2018118291 A RU 2018118291A RU 2018118291 A RU2018118291 A RU 2018118291A RU 2707672 C2 RU2707672 C2 RU 2707672C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
current
pulse
pulses
initiating
electrode
Prior art date
Application number
RU2018118291A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2018118291A (en
RU2018118291A3 (en
Inventor
Александр Николаевич Зайцев
Тимур Рашитович Идрисов
Тимофей Владимирович Косарев
Сергей Викторович Безруков
Original Assignee
Общество С Ограниченной Ответственностью Научно-Производственное Объединение "Станкостроение"
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 Общество С Ограниченной Ответственностью Научно-Производственное Объединение "Станкостроение" filed Critical Общество С Ограниченной Ответственностью Научно-Производственное Объединение "Станкостроение"
Priority to RU2018118291A priority Critical patent/RU2707672C2/en
Publication of RU2018118291A publication Critical patent/RU2018118291A/en
Publication of RU2018118291A3 publication Critical patent/RU2018118291A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2707672C2 publication Critical patent/RU2707672C2/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23HWORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H5/00Combined machining
    • B23H5/02Electrical discharge machining combined with electrochemical machining
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23HWORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H7/00Processes or apparatus applicable to both electrical discharge machining and electrochemical machining
    • B23H7/26Apparatus for moving or positioning electrode relatively to workpiece; Mounting of electrode
    • B23H7/30Moving electrode in the feed direction
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23HWORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H9/00Machining specially adapted for treating particular metal objects or for obtaining special effects or results on metal objects
    • B23H9/14Making holes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)

Abstract

FIELD: technological processes.
SUBSTANCE: invention relates to the field of electrophysical and electrochemical machining methods, mainly to piercing holes of small diameter in parts from high-strength and hard steels and alloys. Proposed method comprises billet processing in flow electrolyte at electrode-tool movement in billet direction and performing electroerosion and electrochemical removal of billet material by means of periodic feed of initiating pulses and the following power pulses to inter-electrode gap. At the electroerosion removal of the material, the erosion hole is produced in the workpiece, the diameter of which exceeds the diameter of the working end of the tool electrode by selecting values of the amplitude and duration of the discharge current in the initiating pulse, determined from the conditions: 0.8Km<de 2/(KfIa√ti)<Km, where de is diameter of working end of electrode-tool; Kf is current pulse form coefficient; Ia is a discharge current pulse amplitude; ti is duration of discharge current in initiating pulse; Km is empirical coefficient, and for electrode-tool from tungsten and workpiece from chrome-nickel steel Km=0.21⋅10-6 m2/As0.5, and electrochemical removal is carried out using power pulses of bipolar current, and before each power pulse of direct current of high density is fed pulse low-density reverse current.
EFFECT: providing, when piercing holes of small diameter, high quality of the surface of holes at high rate of piercing of 100 mm/min and more, by ensuring absence of a layer with a modified structure, burrs and sharp edges at Ra 0,2–0,8 mcm.
10 cl, 11 dwg

Description

Изобретение относится к области электрофизических и электрохимических методов обработки, преимущественно к прошивке отверстий малого диаметра в деталях из высокопрочных и твердых сталей и сплавов.The invention relates to the field of electrophysical and electrochemical processing methods, mainly to flashing holes of small diameter in parts of high strength and hard steels and alloys.

Известен способ электроэрозионно-химической размерной обработки металлов и сплавов в проточномэлектролите(а.с. СССР №193877, C25D 5/34, 05.06.1976), при котором, с целью повышения производительности, обработку производят графитовым электродом на режиме, при котором электрохимическая обработка сопровождается искрением.A known method of electroerosive and chemical dimensional processing of metals and alloys in a flowing electrolyte (a.s. USSR No. 193877, C25D 5/34, 06/05/1976), in which, in order to increase productivity, the processing is performed with a graphite electrode in a mode in which electrochemical processing accompanied by sparking.

Недостатком данного способа является то, что применение графитовых электрод-инструментов неприемлемо для прошивки отверстий малого диаметра в связи с тем, что они будут иметь высокую хрупкость и большое электрическое сопротивление. Также авторами патента не определены принципы выбора параметров режима, при которых обработка в режиме искрения обеспечила максимальную производительность и качество поверхности. Способ не исключает инициирования электрических разрядов по боковой поверхности электрод - инструмента(ЭИ), что приводит к ухудшению качества поверхности отверстия, увеличивает износ ЭИ.The disadvantage of this method is that the use of graphite electrode tools is unacceptable for flashing holes of small diameter due to the fact that they will have high fragility and high electrical resistance. Also, the authors of the patent have not determined the principles of selecting the parameters of the mode at which the processing in the sparking mode ensured maximum productivity and surface quality. The method does not exclude the initiation of electrical discharges along the lateral surface of the electrode - tool (EI), which leads to a deterioration in the quality of the surface of the hole, increases the wear of EI.

Известен способ электроэрозионно-химической размерной обработки металлов и сплавов в проточном электролите(а.с. СССР №233806/дополнительное к а.с. СССР №193877/ МКИ2 В23Р 1/06, 30.09.1978), при котором с целью повышения точности обработки изделий на доводочных операциях, повышают частоту колебаний электрического тока, а амплитудное напряжениена электродах поддерживают несколько превышающим напряжение горения дуги.There is a method of electroerosive and chemical sizing of metals and alloys in a flowing electrolyte (AS USSR No. 233806 / additional to AS USSR No. 193877 / MKI 2 V23P 1/06, 09/30/1978), in which to increase accuracy processing products on finishing operations, increase the frequency of oscillations of the electric current, and the amplitude voltage at the electrodes is maintained somewhat higher than the arc burning voltage.

Недостатком данного способа является то, что применение графитовых электрод - инструментов нецелесообразно для прошивки отверстий малого диаметра в связи с тем, что они будут иметь высокую хрупкость и большое электрическое сопротивление. Также обработка указанным способом не исключает инициирования электрических разрядов по боковой поверхности ЭИ, что приводит к ухудшению качества поверхности отверстия, увеличивает износ ЭИ. Не определены принципы выбора параметров режима, при которых обработка обеспечила бы максимальную производительность и качество поверхности.The disadvantage of this method is that the use of graphite electrode - tools is impractical for flashing holes of small diameter due to the fact that they will have high fragility and high electrical resistance. Also, the processing in this way does not exclude the initiation of electric discharges along the lateral surface of the EI, which leads to a deterioration in the quality of the surface of the hole, increases the wear of the EI. The principles of selecting the mode parameters at which processing would ensure maximum productivity and surface quality have not been determined.

Известен способ электроконтактноэлектроэрозионно-химической обработки(патент РФ №2428287, В23Н 5/02, 10.09.2011), при котором, с целью устранения растравливаниянеобрабатываемой поверхности, повышения качества обрабатываемой поверхности при снижении загрязнении окружающей среды, при его осуществлении в проточном электролите с подачейэлектрода-инструмента при его вибрации до касания с обрабатываемой поверхностью в каждом периоде колебании. В качестве электролита используют водный раствор азотнокислого натрия концентрацией 1-5 г/л, а время воздействия анодного растворения и эрозионного разрушения определяют амплитудой и частотой вибрации катода-инструмента в зависимости от требуемой шероховатости обрабатываемой поверхности.A known method of electrical contact erosion and chemical treatment (RF patent No. 2428287, V23H 5/02, 09/10/2011), in which, in order to eliminate the etching of the untreated surface, improve the quality of the surface being treated while reducing environmental pollution, when it is carried out in a flowing electrolyte with an electrode feed- the instrument when it vibrates until it touches the surface being machined in each oscillation period. An aqueous solution of sodium nitrate with a concentration of 1-5 g / l is used as the electrolyte, and the time of exposure to anodic dissolution and erosion destruction is determined by the amplitude and frequency of vibration of the cathode-tool, depending on the required roughness of the treated surface.

Недостатком данного способа является то, что он не исключает инициирования электрических разрядов по боковой поверхности ЭИ, что приводит к ухудшению качества поверхности отверстия, увеличивает износ ЭИ.The disadvantage of this method is that it does not exclude the initiation of electrical discharges along the lateral surface of the EI, which leads to a deterioration in the quality of the surface of the hole, increases the wear of the EI.

Известен способ электроэрозионно-химической обработки(а. с. СССР №585032, В23Р 1/00, 25.12.1977), при котором с целью повышения производительности обработки, путем использования энергии постоянной составляющей на стадии эрозионного съема материала, величину постоянной составляющей напряжения устанавливают большей или равной напряжению горения дуги.A known method of electrical discharge machining (a.s. USSR No. 585032, B23P 1/00, 12/25/1977), in which, in order to increase the processing productivity, by using the DC component energy at the stage of material erosion, the DC voltage component is set to be greater or equal to the arc burning voltage.

Недостатком данного способа является то, что он не исключает инициирования электрических разрядов по боковой поверхности ЭИ, что приводит к ухудшению качества поверхности отверстия, увеличивает износ ЭИ. Также авторами патента не определены принципы выбора параметров режима, при которых обработка обеспечивает максимальную производительность и качество поверхности.The disadvantage of this method is that it does not exclude the initiation of electrical discharges along the lateral surface of the EI, which leads to a deterioration in the quality of the surface of the hole, increases the wear of the EI. Also, the authors of the patent have not determined the principles of selecting the mode parameters at which processing ensures maximum productivity and surface quality.

Известен способ электрохимической обработки биполярными импульсами и устройство для его осуществления (Евразийский патент №000069, В23Н 3/02, 07.09.1996), при котором, с целью повышения производительности обработки, путем депассивации поверхности детали, процесс электрохимической обработки ведут с подачей биполярного тока, при котором один или более импульсов прямой/нормальной полярности чередуют с импульсами напряжения обратной полярности.A known method of electrochemical treatment with bipolar pulses and a device for its implementation (Eurasian patent No. 000069, B23H 3/02, 09/07/1996), in which, in order to improve processing performance, by depassivation of the surface of the part, the process of electrochemical processing is carried out with the supply of bipolar current, in which one or more pulses of direct / normal polarity alternate with voltage pulses of reverse polarity.

Недостатком данного способа является то, что он не включает импульсы напряжения, инициирующие электрические разряды. Не содержатся правила, ограничивающие амплитуду и длительность импульсов прямого тока для недопущения электрических разрядов при электрохимической обработке.The disadvantage of this method is that it does not include voltage pulses initiating electrical discharges. There are no rules limiting the amplitude and duration of forward current pulses to prevent electric discharges during electrochemical processing.

Известен способ комбинированной электроэрозионно-электрохимической обработки (ЭЭХО) импульсами тока электропроводящих материалов, покрывающихся в процессе обработки пассивирующей пленкой(а.с. СССР №309789, В32Н 5/02, 01.01.1971), при котором, с целью, повышения точности и уменьшения износа инструмента на межэлектродный промежуток периодически подают инициирующие импульсы, осуществляющие электроэрозионный съем пассивирующей пленки, а вслед за ними силовые импульсы, осуществляющие электрохимический съем.A known method of combined electroerosion-electrochemical processing (EECP) by current pulses of electrically conductive materials coated during processing with a passivating film (AS USSR No. 309789, B32H 5/02, 01/01/1971), in which, with the aim of improving accuracy and reducing wear of the tool on the interelectrode gap periodically serves initiating pulses that carry out electroerosive removal of a passivating film, and then power pulses that carry out electrochemical removal.

Данный способ является наиболее близким к заявляемому и принят в качестве прототипа.This method is the closest to the claimed and adopted as a prototype.

Недостатком данного способа является то, что он не исключает инициирования электрических разрядов по боковой поверхности ЭИ, что приводит к ухудшению качества поверхности отверстия, увеличивает износ ЭИ. Также авторами патента не определены параметры режима, при которых ЭЭХО обеспечит максимальную производительность и качество поверхности.The disadvantage of this method is that it does not exclude the initiation of electrical discharges along the lateral surface of the EI, which leads to a deterioration in the quality of the surface of the hole, increases the wear of the EI. Also, the authors of the patent have not determined the parameters of the mode under which the ECM will provide maximum performance and surface quality.

Таким образом, известные способы электроэрозионно-электрохимической обработки не могут обеспечитьThus, the known methods of electroerosive-electrochemical processing cannot provide

высокопроизводительную прошивку отверстий малого диаметра с высоким качеством обработанной поверхности(низкой шероховатостью, без дефектного слоя). Так как они не исключают инициирования электрических разрядов по боковой поверхности ЭИ, что приводит к ухудшению качества поверхности отверстия, увеличивает износ ЭИ. Также авторами патентов не определены параметры режима, при которых обработка обеспечивает максимальную производительность и качество поверхности. В частности, электрохимическая обработка осуществляется на зазорах существенно больших, чем традиционная, обрабатываемая поверхность нагрета предшествующими разрядами и имеет измененную относительно основы структуру, что, очевидно, требует изменение условия и режимов ее реализации для эффективного анодного растворения дефектных слоев, снижения шероховатости и скругления острых кромок.high-performance piercing of small-diameter holes with high quality of the processed surface (low roughness, without a defective layer). Since they do not exclude the initiation of electrical discharges along the lateral surface of the EI, which leads to a deterioration in the quality of the surface of the hole, increases the wear of EI. Also, the authors of the patents did not determine the parameters of the regime in which the treatment provides maximum productivity and surface quality. In particular, the electrochemical treatment is carried out at gaps substantially larger than the traditional one, the surface being treated is heated by previous discharges and has a structure changed relative to the base, which obviously requires a change in the conditions and modes of its implementation for effective anodic dissolution of the defective layers, reduction of roughness and rounding of sharp edges .

Известен импульсный источник питания преимущественно для электроэрозионной и электроэрозионно-химической обработки металлов(А.С. СССР №1281352, Н02М 7/515, В23Н 1/02, 07.01.1987), содержащий инверторы, выполненные на параллельно соединенных первых группах тиристоров и диодов, включенных по мостовой схеме с последовательными LC-контурами в диагоналях мостов, и подключенной к анодам тиристоров и катодам диодов первых групп первичной обмоткой выходного трансформатора, средняя точка которой через дроссель входного фильтра подключена к положительному полюсу постоянного напряжения, причем в выходной трансформатор введена вторичная обмотка со средней точкой, к которой подключены катоды второй группы тиристоров инверторов, образующие первый вывод источника питания, а крайние выводы вторичной обмотки выходного трансформатора через дополнительные диоды соединены с анодами второй группы диодов, подключенных к отрицательному полюсу постоянного напряжения, образующих второй вывод выхода источника питания.Known switching power supply mainly for electroerosive and electroerosive-chemical processing of metals (A.S. USSR No. 1281352, НОМ 7/515, В23Н 1/02, 01/07/1987), containing inverters made on parallel connected first groups of thyristors and diodes, connected by a bridge circuit with successive LC circuits in the diagonals of bridges, and connected to the anodes of the thyristors and cathodes of the diodes of the first groups by the primary winding of the output transformer, the middle point of which is connected through the input filter choke to the positive DC voltage, and a secondary winding with a midpoint is introduced into the output transformer, to which the cathodes of the second group of inverter thyristors are connected, forming the first output of the power source, and the extreme terminals of the secondary winding of the output transformer are connected via additional diodes to the anodes of the second group of diodes connected to the negative the pole of the constant voltage, forming the second output terminal of the power source.

Недостатком этого источника питания является невозможность раздельного задания напряжения инициирующих импульсов и тока разряда, а мощность регулируется только частотой подачи импульсов, а также не позволяет работать на биполярном токе.The disadvantage of this power source is the impossibility of separately setting the voltage of the initiating pulses and the discharge current, and the power is regulated only by the frequency of the pulses, and also does not allow working on a bipolar current.

Известен источник питания для электрохимической обработки материалов(патент РФ №2455131, В23Н 3/02, В23Н 7/16, 10.07.2012), выполненный в виде включенных параллельно генераторов тока, в котором каждый генератор тока соединен с нагрузкой через переключатель тока с возможностью замыкания генератора тока во время, когда ток генератора еще не достиг заданного значения или необходимо сделать паузу между импульсами и переключателем тока на нагрузку для формирования на нагрузке импульса заданной длительности, переключатель тока которого соединен с выходом генератора тока таким образом, что нормально замкнутый контакт соединен с общей точкой, при этом суммарная внутренняя индуктивность генератора тока и провода, соединяющего генератор тока с переключателем тока существенно больше, чем суммарная индуктивность нагрузки и проводов, соединяющих переключатель тока с нагрузкой, причем нормально разомкнутый контакт переключателя тока соединен с источником тока через диод, при этом в качестве нормально замкнутого и нормально разомкнутого контактов переключателя тока применены транзисторы, защищенные от пробоя ограничителями напряжения. Такой импульсный источник питания позволяет получать импульсы тока, регулируемые по величине и длительность, в том числе и импульсы микросекундной длительности.A known power source for electrochemical processing of materials (RF patent No. 2455131, B23H 3/02, B23H 7/16, 07/10/2012), made in the form of parallel-connected current generators, in which each current generator is connected to the load through a current switch with the possibility of closing the current generator at a time when the generator current has not yet reached the set value or it is necessary to pause between the pulses and the current switch to the load to form a pulse of a given duration on the load, the current switch of which is connected to the output the current generator in such a way that the normally closed contact is connected to a common point, while the total internal inductance of the current generator and the wire connecting the current generator to the current switch is significantly larger than the total inductance of the load and the wires connecting the current switch to the load, and the normally open contact a current switch is connected to a current source through a diode, while transistors are used as normally closed and normally open contacts of the current switch Protected against breakdown by voltage limiters. Such a pulsed power supply allows you to receive current pulses, adjustable in magnitude and duration, including pulses of microsecond duration.

Данный источник питания/ генератор является наиболее близким к заявляемому и принят в качестве прототипа.This power source / generator is the closest to the claimed and adopted as a prototype.

Недостатком прототипа являются ограниченные функциональные возможности, обусловленные отсутствием инициирующих импульсов повышенного напряжения и невозможностью работы на биполярном токе.The disadvantage of the prototype is the limited functionality due to the lack of initiating pulses of high voltage and the inability to work on a bipolar current.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение производительности обработки и качества обработанной поверхности отверстий малого диаметра.The problem to which the invention is directed, is to increase processing productivity and the quality of the processed surface of the holes of small diameter.

Техническим результатом является обеспечение при прошивке отверстий малого диаметра высокого качества (отсутствие слоя с измененной структурой, заусенцев и острых кромок при Ra0,2…0,8 мкм) поверхности отверстий при высокой скорости прошивки 100 мм/мин и более.The technical result is the provision when flashing holes of small diameter of high quality (absence of a layer with a changed structure, burrs and sharp edges at R a 0.2 ... 0.8 μm) of the surface of the holes at a high firmware speed of 100 mm / min or more.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается способом электроэрозионно-химической прошивки отверстий малого диаметра в заготовке из высокопрочных и твердых сталей и сплавов, включающим обработку заготовки в проточном электролите при движении электрода-инструмента в направлении заготовки и осуществление электроэрозионного и электрохимического съема материала заготовки путем периодической подачи на межэлектродный промежуток инициирующих импульсов и следующих за ними силовых импульсов, в котором согласно изобретению, при электроэрозионном съеме материала обеспечивают получение эрозионной лунки в заготовке, диаметр которой превышает диаметр рабочего торца электрода-инструмента, путем выбора значений амплитуды и длительности разрядного тока в инициирующем импульсе, определяемых из условий:The problem is solved, and the technical result is achieved by the method of electroerosive and chemical piercing of small diameter holes in a workpiece from high strength and hard steels and alloys, including processing the workpiece in a flowing electrolyte when the tool electrode moves in the direction of the workpiece and performing erosion and electrochemical removal of the workpiece by periodic feeding initiating pulses and subsequent power pulses to the interelectrode gap, in which, according to retention, during electroerosive removal of the material, an erosion hole is obtained in the workpiece, the diameter of which exceeds the diameter of the working end of the electrode-tool, by choosing the amplitude and duration of the discharge current in the initiating pulse, determined from the conditions:

Figure 00000001
Figure 00000001

гдеWhere

dэ - диаметр рабочего торца электрода-инструмента;d e - the diameter of the working end of the electrode-tool;

Кф - коэффициент формы импульса тока;Kf - current pulse shape factor;

Ia -амплитуда импульса разрядного тока;I a is the amplitude of the discharge current pulse;

tи - длительность разрядного тока в инициирующем импульсе;tи is the duration of the discharge current in the initiating pulse;

Км - эмпирический коэффициент (для электрода-инструмента из вольфрама и заготовке из хромоникелевой стали Км=0,21⋅10-6 м2/А с0,5),Km is the empirical coefficient (for a tungsten electrode-tool and a workpiece made of chromium-nickel steel, Km = 0.21⋅10 -6 m 2 / A s 0.5 ),

а электрохимический съем осуществляют с использованием силовых импульсов биполярного тока, причем перед каждым силовым импульсом прямого тока высокой плотности подают импульс обратного тока малой плотности.and electrochemical removal is carried out using power pulses of a bipolar current, and a low-density reverse current pulse is supplied before each high-density forward current pulse.

Кроме того, согласно изобретению, длительность инициирующих импульсов тока увеличивают, если

Figure 00000002
больше Км, и уменьшают, если
Figure 00000002
меньше или равно 0,8Км.In addition, according to the invention, the duration of the initiating current pulses is increased if
Figure 00000002
more Km, and decrease if
Figure 00000002
less than or equal to 0.8 km.

Кроме того, согласно изобретению, поддерживают заданное значение напряжения силового импульса прямой полярности за счет изменения величины тока прямой полярности, при этом величину тока импульсов обратной полярности увеличивают или уменьшают с тем, чтобы значение тока силового импульса прямой полярности было максимальным.In addition, according to the invention, a predetermined voltage value of the power pulse of direct polarity is maintained by changing the magnitude of the current of direct polarity, while the current value of pulses of reverse polarity is increased or decreased so that the current value of the power pulse of direct polarity is maximum.

Кроме того, согласно изобретению, осуществляют процесс электрохимической обработки силовыми импульсами тока с напряжением равным напряжению инициирующих импульсов, измеряют значение длительности предпробойной части предшествующего инициирующего импульса и устанавливают длительность последующего силового импульса прямой полярности меньшим на 10…15%In addition, according to the invention, the process of electrochemical processing by power pulses of a current with a voltage equal to the voltage of the initiating pulses is carried out, the duration of the pre-breakdown part of the previous initiating pulse is measured, and the duration of the subsequent power pulse of direct polarity is reduced by 10 ... 15%

Кроме того, согласно изобретению, в момент подачи инициирующего импульса тока до момента пробоя измеряют количество электричества поданного в межэлектродный промежуток, и осуществляют пропорционально - интегрально-дифференциальное регулирование данной величины, изменяя скорость подачи электрода.In addition, according to the invention, at the time of the initiation of the initiating current pulse until the breakdown, the amount of electricity supplied to the interelectrode gap is measured and proportional-integral-differential regulation of this value is carried out by changing the electrode feed rate.

Кроме того, согласно изобретению, в случае отсутствия предпробойной стадии в процессе подачи инициирующего импульса тока величина межэлектродного зазора считается близкой к нулю, а электроды короткозамкнутыми, при этом прекращают подачу силовых импульсов тока, а направление подачи электрода выбирают так, чтобы увеличить величину зазора, сохраняют выбранное направление до тех пор, пока присутствует состояние короткого замыкания, затем возобновляют подачу силовых импульсов тока и восстанавливают рабочую подачу электрода.In addition, according to the invention, in the absence of a pre-breakdown stage in the process of supplying an initiating current pulse, the interelectrode gap is considered close to zero, and the electrodes are short-circuited, while the current power pulses are stopped, and the direction of electrode supply is chosen so as to increase the gap, save the selected direction as long as a short circuit condition is present, then the supply of current power pulses is resumed and the working feed of the electrode is restored.

Кроме того, согласно изобретению, после окончания стадии электроэрозионно-химической прошивки и полного вскрытия отверстия, выключают движение подачи электрода -инструмента, при этом отключают инициирующие импульсы и подают в течении заданного интервала времени только силовые биполярные импульсы тока, осуществляющие электрохимическое анодное растворение слоя с измененной структурой на боковой поверхности отверстия и снижение ее шероховатости.In addition, according to the invention, after the end of the stage of electro-erosion-chemical flashing and complete opening of the hole, the supply of the electrode-tool is turned off, and the initiating pulses are turned off and only bipolar current pulses supplying electrochemical dissolution of the layer with changed structure on the side surface of the hole and a decrease in its roughness.

Кроме того, согласно изобретению, силовые биполярные импульсы тока подают группами, максимально заполняя паузу между инициирующими импульсами.In addition, according to the invention, power bipolar current pulses are supplied in groups, filling the gap between the initiating pulses as much as possible.

Кроме того, согласно изобретению, силовые биполярные импульсы тока включают после окончания разрядной стадии предшествующего инициирующего импульса через время большее или равное времени необходимого для деионизации межэлектродного пространства и выключают также до начала подачи последующего инициирующего импульса за время большее или равное времени необходимого для деионизации межэлектродного пространства.In addition, according to the invention, power bipolar current pulses turn on after the discharge stage of the previous initiating pulse after a time greater than or equal to the time required for deionization of the interelectrode space and turn off also before the start of the subsequent initiating pulse for a time greater than or equal to the time required for deionization of the interelectrode space.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается также устройством для электроэрозионно-химической прошивки отверстий малого диаметра в заготовке из высокопрочных и твердых сталей и сплавов, содержащем включенные параллельно первый и второй генераторы тока, в котором каждый генератор тока соединен с нагрузкой через переключатель тока с возможностью замыкания генератора тока во время, когда ток генератора еще не достиг заданного значения или необходимо сделать паузу между импульсами и переключателем тока на нагрузку для формирования на нагрузке импульса заданной длительности, причем переключатель тока соединен с выходом генератора тока таким образом, что нормально замкнутый контакт соединен с общей точкой, при этом суммарная внутренняя индуктивность генератора тока и провода, соединяющего генератор тока с переключателем тока существенно больше, чем суммарная индуктивность нагрузки и проводов, соединяющих переключатель тока с нагрузкой, причем нормально разомкнутый контакт переключателя тока соединен с генератором тока через диод, а в качестве нормально замкнутого и нормально разомкнутого контактов переключателя тока применены транзисторы, защищенные от пробоя ограничителями напряжения, которое согласно изобретению, содержит дополнительный источник инициирующего напряжения, соединенный с нагрузкой через ключ и дроссель, причем между выходом ключа и отрицательным выводом источника инициирующего напряжения включен диод, систему управления, соединенную с нагрузкой, источником инициирующего напряжения, первым и вторым генераторами тока, ключом, первым и вторым переключателями тока, при этом положительный вывод второго генератора тока соединен с отрицательным выводом нагрузки, а отрицательный вывод с положительным.The problem is solved, and the technical result is also achieved by a device for electroerosive and chemical piercing of small diameter holes in a workpiece of high strength and hard steels and alloys, containing first and second current generators connected in parallel, in which each current generator is connected to the load through a current switch with the possibility circuit of the current generator at a time when the generator current has not yet reached the set value or it is necessary to pause between the pulses and the current switch to the load for generating a pulse of a given duration on the load, and the current switch is connected to the output of the current generator so that the normally closed contact is connected to a common point, while the total internal inductance of the current generator and the wire connecting the current generator to the current switch is significantly larger than the total inductance load and wires connecting the current switch with the load, and the normally open contact of the current switch is connected to the current generator through a diode, and as normally closed and normally open contacts of the current switch, transistors are used that are protected against breakdown by voltage limiters, which according to the invention contains an additional initiating voltage source connected to the load through the key and the inductor, and a diode is connected between the output of the key and the negative terminal of the initiating voltage source, the control system connected to the load, the source of the initiating voltage, the first and second current generators, the key, the first and second switches current, while the positive terminal of the second current generator is connected to the negative terminal of the load, and the negative terminal is positive.

Существо изобретения поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг. 1 показан луночно-ячеистый микропрофиль боковой поверхности отверстия после традиционной ЭЭХО прошивки.In FIG. 1 shows a hole-cell microprofile of the side surface of the hole after traditional EECHO firmware.

На фиг. 2 показан волнисто-кольцевой микропрофиль боковой поверхности отверстия после ЭЭХО прошивки по предлагаемому способу.In FIG. 2 shows a wavy-circular microprofile of the side surface of the hole after the ECM firmware according to the proposed method.

На фиг. 3 приведен пример смазочного отверстия, полученного по предлагаемому способу ЭЭХО в наружном кольце роликового подшипника качения из стали марки ШХ15: скорость прошивки составляет 120 мм/мин; время калибровки в режиме ЭХО составило 40 с; шероховатость поверхности отверстий после калибровки Ra=0,8 мкм; погрешность обработки 0,1 мм, ЭИ диаметром 0,8 мм, электролит - 5% NaNO3+1% NaNO2, давление электролита - 8 Бар.In FIG. Figure 3 shows an example of a lubricant hole obtained by the proposed EEEHO method in the outer ring of a roller bearing made of ШХ15 steel: the firmware speed is 120 mm / min; calibration time in ECHO mode was 40 s; the surface roughness of the holes after calibration R a = 0.8 μm; the processing error is 0.1 mm, EI with a diameter of 0.8 mm, the electrolyte is 5% NaNO 3 + 1% NaNO 2 , the electrolyte pressure is 8 Bar.

На фиг. 4. представлены зависимости диаметра и глубины единичной эрозионной лунки на аноде от диаметра рабочего торца ЭИ:

Figure 00000003
dл - о; Ua=120 В, τP=400 мкс; sT - 0,1 мм; IA=450А; электролит - 8% NaNO3,Тэ=293К; материал анода - сталь 12Х18Н10Т; материал ЭИ - вольфрам.In FIG. 4. presents the dependence of the diameter and depth of a single erosion hole on the anode on the diameter of the working end of the EI:
Figure 00000003
d l - o; Ua = 120 V, τ P = 400 μs; s T - 0.1 mm; I A = 450A; electrolyte - 8% N a NO 3 , Te = 293K; anode material - steel 12X18H10T; EI material is tungsten.

На фиг. 5. представлены зависимости объема единичной эрозионной лунки на аноде от диаметра рабочего торца ЭИ: UA=120В, τP=400 мкс; sT=0,1 мм; IA=450А; электролит - 8% NaNO3; Тэ=293К; материал анода - сталь 12X18H10T; материал ЭИ - вольфрам.In FIG. 5. The dependences of the volume of a single erosion hole on the anode on the diameter of the working end of the EI are presented: U A = 120 V, τ P = 400 μs; s T = 0.1 mm; I A = 450A; electrolyte - 8% NaNO 3 ; Te = 293K; anode material - steel 12X18H10T; EI material is tungsten.

На фиг. 6. представлены зависимости диаметра единичной эрозионной лунки на аноде(электроде- заготовке) от диаметра рабочего торца катода(электрода - инструмента)для различных длительностей разрядной стадии импульса напряжения: tp:

Figure 00000004
360 мкс-о; UA=100В, sT=0,15 мм; IA=450А; электролит - 5% NaNO3; Тэ=293К; материал анода - сталь 12Х18Н10Т; материал ЭИ - вольфрам.In FIG. 6. The dependences of the diameter of a single erosion hole on the anode (electrode-billet) on the diameter of the working end of the cathode (electrode-tool) for various durations of the discharge stage of the voltage pulse are presented: tp:
Figure 00000004
360 μs-o; U A = 100V, s T = 0.15 mm; I A = 450A; electrolyte - 5% NaNO 3 ; Te = 293K; anode material - steel 12X18H10T; EI material is tungsten.

На фиг. 7. представлены зависимости диаметра единичной эрозионной лунки на аноде(электроде - заготовке) от диаметра рабочего торца катода(электрода - инструмента)для различных амплитуд импульса разрядного тока: Ip: 450 А-о, 840 А-Δ,

Figure 00000005
UA=100В, sT=0,15 мм; τP=360 мкс; электролит - 5% NaNO3; Тэ=293К; материал анода - сталь 12Х18Н10Т; материал ЭИ - вольфрам.In FIG. 7. the dependences of the diameter of a single erosion hole on the anode (electrode - workpiece) on the diameter of the working end of the cathode (electrode - tool) for various amplitudes of the discharge current pulse are presented: Ip: 450 A-o, 840 A-Δ,
Figure 00000005
U A = 100V, s T = 0.15 mm; τ P = 360 μs; electrolyte - 5% NaNO 3 ; Te = 293K; anode material - steel 12X18H10T; EI material is tungsten.

На фиг. 8. представлены зависимости диаметра единичной эрозионной лунки на аноде (электроде-заготовке) от диаметра рабочего торца катода (электрода-инструмента)для различных величин торцевого МЭЗ: sTt: 0,08 мм-о,

Figure 00000006
UA=120В,; τP=360 мкс;Ia=450А; электролит - 5% NaNO3; Тэ=293К; материал анода - сталь 12Х18Н10Т; материал ЭИ - вольфрам.In FIG. 8. the dependences of the diameter of a single erosion hole on the anode (electrode-blank) on the diameter of the working end of the cathode (electrode-tool) for various values of the end MEZ are presented: s Tt : 0.08 mm-o,
Figure 00000006
U A = 120V; τ P = 360 μs; Ia = 450A; electrolyte - 5% NaNO 3 ; Te = 293K; anode material - steel 12X18H10T; EI material is tungsten.

На фиг. 9 изображены зависимости изменения Vk - скорости подачи ЭИ при электрохимической обработке от амплитуды импульса обратной полярностидля группы биполярных импульсов: электролит - 8% NaNO3, материал заготовки - сталь 40X13; tun(длительность импульса прямой полярности) = 100 мкс; количество импульсов прямой полярности в группе = 10; jn(плотность тока прямой полярности) = 100 А/см2; tuo(длительность импульса тока обратной полярности) = 2 мс; tп(пауза между импульсами) = 50 мкс.In FIG. Figure 9 shows the dependences of the change in V k — the feed rate of EI during electrochemical processing on the amplitude of the reverse polarity pulse for a group of bipolar pulses: electrolyte - 8% N a NO 3 , workpiece material — steel 40X13; t un (pulse width of direct polarity) = 100 μs; the number of pulses of direct polarity in the group = 10; jn (current density of direct polarity) = 100 A / cm 2 ; t uo (current pulse duration of reverse polarity) = 2 ms; tп (pause between pulses) = 50 μs.

На фиг. 10 изображена структурная схема источника питания для электроэрозионно- химической прошивки отверстий малого диаметра.In FIG. 10 shows a block diagram of a power source for electro-erosion-chemical flashing holes of small diameter.

На фиг. 11 изображена функциональная схема системы управления процессом ЭЭХО прошивки отверстий малого диаметра.In FIG. 11 shows a functional diagram of a process control system for ECHO firmware of small diameter holes.

Сущность способа состоит в следующем.The essence of the method is as follows.

Обработка осуществляется в проточном электролите при движении электрода - инструмента в направлении заготовки. При этом заготовка подключена к положительному полюсу импульсного источника питания, а ЭИ- к отрицательному.Processing is carried out in a flowing electrolyte when the electrode - tool moves in the direction of the workpiece. In this case, the workpiece is connected to the positive pole of the pulsed power source, and EI to the negative.

Периодически на межэлектродный промежуток подают инициирующие импульсы напряжения прямой полярности, осуществляющие создание на поверхности катода (торца электрода-инструмента) газопаровой поверхностной пленки, т.е. необходимых условий для низковольтного электрического пробоя электролита (это предпробойная стадия инициирующего импульса). Они инициируютэлектрический пробой в межэлектродном пространстве (МЭП) с последующимискро-дуговымразрядом, сопровождающимся электроэрозионным съемом (это разрядная стадия инициирующего импульса). Причем в момент пробоя на МЭП начинает поступать разрядный ток от дополнительного генератора тока.From time to time, initiating voltage pulses of direct polarity are applied to the interelectrode gap, creating a gas-vapor surface film on the surface of the cathode (end of the electrode-tool), i.e. necessary conditions for low-voltage electrical breakdown of the electrolyte (this is the pre-breakdown stage of the initiating pulse). They initiate an electrical breakdown in the interelectrode space (MEP), followed by a spark-arc discharge, accompanied by electrical discharge erosion (this is the discharge stage of the initiating pulse). Moreover, at the time of the breakdown, the discharge current from the additional current generator begins to arrive at the MEP.

Вслед за инициирующими импульсамиподают силовые биполярныеимпульсы тока, осуществляющие электрохимический съем.Following the initiating pulses, power bipolar current pulses are supplied that carry out electrochemical removal.

При этомамплитуду и длительностьтокаразрядной стадииинициирующих импульсов выбирают таким образом, чтобы диаметр эрозионной лунки от каждого единичного разряда превышал диаметр рабочего торца электрода - инструмента, а электрохимический съем осуществляют импульсами биполярного тока, таким образом, что перед каждым силовым импульсом прямого тока подают импульс обратного тока малой плотности, способствующий повышению скорости электрохимического анодного растворения боковой поверхности прошиваемого отверстия на увеличенных межэлектродных зазорах, сформированных за счет электроэрозионных лунок.In this case, the amplitude and duration of the cascade stage of the initiating pulses are selected so that the diameter of the erosion hole from each single discharge exceeds the diameter of the working end of the electrode - the tool, and electrochemical removal is carried out by bipolar current pulses, so that a low-density reverse current pulse is supplied before each direct current power pulse , contributing to an increase in the rate of electrochemical anodic dissolution of the side surface of the stitched hole on the enlarged inter cathodic gaps formed by electroerosion holes.

Режим электроэрозионно-химической прошивки отверстий малого диаметра может качественно изменить характер формирования микропрофиля обрабатываемой поверхности. Так, в зависимости от соотношения диаметральных размеров единичной эрозионной лунки на аноде и рабочего торца ЭИ возможны следующие две схемы формирования микропрофиля боковой поверхности отверстия (фиг. 1, 2):The mode of electroerosive-chemical flashing of small-diameter holes can qualitatively change the nature of the formation of the microprofile of the processed surface. So, depending on the ratio of the diametrical dimensions of a single erosion hole on the anode and the working end of the EI, the following two schemes are possible for the formation of a microprofile of the side surface of the hole (Fig. 1, 2):

Figure 00000007
По известным способам ЭЭХО, диаметр единичной эрозионной лунки на аноде, как правило, многоменьше диаметра рабочего торца ЭИ. В этом случае формирование профиля боковой поверхности отверстия и линейная скорость прошивки обусловлены электрическими разрядами, как в торцовом, так и в боковом МЭП. Окончательное формирование ячеисто-луночного микропрофиля боковой поверхности отверстия будет в большей степени определяться электрическими разрядами в боковом МЭП (фиг. 1);
Figure 00000007
According to known EECHO methods, the diameter of a single erosion hole on the anode, as a rule, is much smaller than the diameter of the working end of the EI. In this case, the formation of the profile of the side surface of the hole and the linear speed of the firmware are due to electric discharges, both in the end and in the side MEP. The final formation of a mesh-well microprofile of the side surface of the hole will be more determined by electrical discharges in the side MEP (Fig. 1);

Figure 00000008
По предлагаемому способу ЭЭХО диаметр единичной эрозионной лунки на аноде превышает диаметр рабочего торца ЭИ на величину большую, чем максимальный пробойный МЭЗ при данной амплитуде импульса напряжения. В этом случае электрические разряды инициируются, в основном, в торцовом МЭП, и после каждого разряда ЭИ получает возможность внедрения в тело заготовки на величину, соизмеримую с глубиной лунки. Микропрофиль боковой поверхности в этом случае образован кольцеобразными выступами, представляющими диаметральные кромочные границы эрозионных лунок (фиг. 2).
Figure 00000008
According to the proposed EEE method, the diameter of a single erosion hole on the anode exceeds the diameter of the working end of the EI by an amount greater than the maximum breakdown MEZ at a given voltage pulse amplitude. In this case, electric discharges are initiated mainly in the end MEP, and after each discharge EI gets the opportunity to introduce the workpiece into the body by a value commensurate with the depth of the hole. The microprofile of the lateral surface in this case is formed by ring-shaped protrusions representing the diametrical edge boundaries of the erosion holes (Fig. 2).

Проведенные эксперименты показали, что с уменьшением диаметра dT рабочего торца ЭИ (при прочих неизменных параметрах: амплитуда и длительность разрядного тока) менее некоторой его критической величины dкр, наблюдается уменьшение диаметра и увеличение глубины единичных эрозионных лунок на аноде (фиг. 4). При этом зависимость объема эрозионной лунки от диаметра торца ЭИ носит экстремальный характер (фиг. 5). Положение точки dкр (фиг. 4), т.е. точки ограничивающей зону соизмеримости диаметров ЭИ и катодного пятна канала разряда, в зависимости от амплитуды и длительности разрядного тока может изменяться в достаточно широких пределах и при определенных сочетаниях этих параметров диаметр лунки может превысить диаметр ЭИ зона 1, фиг. 4..8).The experiments showed that with a decrease in the diameter d T of the working end of the EI (with other constant parameters: the amplitude and duration of the discharge current) less than some critical value d cr , a decrease in diameter and an increase in the depth of individual erosion holes on the anode are observed (Fig. 4). Moreover, the dependence of the volume of the erosion hole on the diameter of the end face of the EI is extreme (Fig. 5). The position of the point d cr (Fig. 4), i.e. the points of the area of commensurability between the diameters of the EI and the cathode spot of the discharge channel, depending on the amplitude and duration of the discharge current, can vary over a fairly wide range and, with certain combinations of these parameters, the diameter of the hole may exceed the diameter of the EI zone 1, FIG. 4..8).

Следует также отметить, что величина объема лунки в точке экстремума существенно (в 3-5 раз) превышает величину объема, который имеет лунка при тех же параметрах импульса в области dT>dкр (фиг. 5).It should also be noted that the volume of the hole at the extremum point is significantly (3-5 times) higher than the volume that the hole has with the same pulse parameters in the region d T > d cr (Fig. 5).

Таким образом, при dT<dкр диаметр рабочего торца электрода-инструмента (при заданных значениях амплитуды и длительности разрядного тока) можно выбрать таким образом, чтобы достигнуть максимальной производительности.Thus, for d T <d cr, the diameter of the working end of the electrode-tool (for given values of the amplitude and duration of the discharge current) can be chosen in such a way as to achieve maximum performance.

Данное явление можно объяснить следующим образом: при диаметрах рабочего торца ЭИ, превышающих установившиеся размеры прикатодной области канала разряда, его изменение не сказывается на плотности разрядного тока и, следовательно, плотности теплового потока, определяющего характер эрозионных лунок. Уменьшая диаметр ЭИ, мы приходим к ситуации, когда размеры ЭИ становятся меньше установившихся размеров прикатодной области канала разряда. В этом случаемы искусственно ограничиваем прикатоднуюобласть размерами торца ЭИ, что при неизменном разрядном токе вызывает увеличение плотности теплового потока. Увеличение плотности теплового потока приводит к увеличению глубины эрозионных лунок, а сужение площади, по которой он распределен, - к уменьшению ее диаметра. Взаимно противоречивый характер изменения диаметра и глубины лунки предопределяет существование максимума в изменении ее объема (фиг. 5) и, соответственно, условия достижения наибольшей производительности.This phenomenon can be explained as follows: for diameters of the working end of the electron beam exceeding the steady-state dimensions of the near-cathode region of the discharge channel, its change does not affect the density of the discharge current and, therefore, the density of the heat flux that determines the nature of erosion holes. Reducing the diameter of the EI, we come to a situation where the size of the EI becomes smaller than the steady-state dimensions of the near-cathode region of the discharge channel. In this case, the near-cathode region is artificially limited by the dimensions of the end face of the electron beam, which at a constant discharge current causes an increase in the heat flux density. An increase in the heat flux density leads to an increase in the depth of erosion holes, and a narrowing of the area over which it is distributed leads to a decrease in its diameter. The mutually contradictory nature of the change in the diameter and depth of the hole determines the existence of a maximum in the change in its volume (Fig. 5) and, accordingly, the conditions for achieving the greatest productivity.

Экспериментальные исследования(Зона 1, фиг. 6, 7, 8) показали, что значения амплитуды и длительности тока разрядной стадии, при которых диаметр эрозионной лунки превышает диаметр рабочего торца электрода -инструмента, может быть определено из следующей системы неравенств:Experimental studies (Zone 1, Fig. 6, 7, 8) showed that the values of the amplitude and duration of the discharge stage current, at which the diameter of the erosion hole exceeds the diameter of the working end of the electrode of the tool, can be determined from the following system of inequalities:

Figure 00000009
Figure 00000009

Figure 00000010
Figure 00000010

где dэ - диаметр рабочего торца электрода - инструмента;where d e is the diameter of the working end of the electrode - tool;

Кф - коэффициент формы импульса тока;Kf - current pulse shape factor;

Ia - амплитуда импульса разрядного тока;Ia is the amplitude of the discharge current pulse;

tи - длительность разрядного тока в инициирующем импульсе;tи is the duration of the discharge current in the initiating pulse;

Км - эмпирический коэффициент (для ЭИ из вольфрама и заготовке из хромоникелевой стали Км=0,21⋅10 м2/А с0,5).Km - empirical coefficient (for ee of tungsten and workpiece CNS Km = 0,21⋅10 -b m 2 / A 0.5).

При этом, для достижение эффекта соизмеримости диаметра торца ЭИ и достижения объема эрозионной лунки близкой к максимальному значению поступают следующим образом: если

Figure 00000002
становится больше Км, то длительность разрядного тока увеличивают, если
Figure 00000002
становится меньше или равно 0,8Км, то длительность разрядного тока уменьшают.Moreover, in order to achieve the effect of commensurability of the diameter of the end face of the EI and to reach the volume of the erosion hole close to the maximum value, proceed as follows: if
Figure 00000002
becomes more Km, then the duration of the discharge current is increased if
Figure 00000002
becomes less than or equal to 0.8 km, the duration of the discharge current is reduced.

Экспериментально установлено, что диапазон значений коэффициента Км (Км…0,8Км) соответствует некоторой области в зоне 1 (фиг. 5), в которой достигается максимум объема лунок.It was experimentally established that the range of values of the coefficient Km (Km ... 0.8Km) corresponds to a certain region in zone 1 (Fig. 5), in which the maximum volume of the holes is reached.

В период электрохимической доводки поверхности процесс осуществляют силовыми импульсами тока с напряжением, равным напряжению инициирующих импульсов, а для снижения вероятности электрических пробоев МЭП силовыми импульсами, измеряют значение длительности предпробойнойстадии предшествующего инициирующего импульса и устанавливают длительность последующего силового импульса прямой полярности меньшей на величину10..15%.Эта величина определена нами экспериментально.During the period of electrochemical surface refinement, the process is carried out by current power pulses with a voltage equal to the voltage of the initiating pulses, and to reduce the likelihood of electric breakdown of the MEP by power pulses, the duration of the prebreakdown stage of the previous initiating pulse is measured and the duration of the subsequent direct pulse of direct polarity is reduced by 10.15% . This value is determined by us experimentally.

Как уже отмечено выше другой отличительной особенностью предлагаемого нового способа ЭЭХО является то, что электрохимический съем осуществляют импульсами биполярного тока, таким образом, что перед каждым силовым импульсом прямого тока подают импульс обратного тока малой плотности, способствующим повышению скорости электрохимического анодного растворения боковой поверхности прошиваемого отверстия на увеличенных (за счет электроэрозионной компоненты процесса) межэлектродных зазорах. При этом поддерживают заданное значение напряжения силового импульса прямой полярности за счет изменения величины тока прямой полярности, а величину тока импульсов обратной полярности увеличивают или уменьшают с тем, чтобы значение тока силового импульса прямой полярности было максимальным.As already noted above, another distinctive feature of the proposed new EECP method is that the electrochemical removal is carried out by bipolar current pulses, so that a low-density reverse current pulse is applied before each direct current power pulse, which contributes to an increase in the rate of electrochemical anode dissolution of the side surface of the pierced hole on increased (due to the electrical discharge components of the process) interelectrode gaps. In this case, a predetermined voltage value of the power pulse of direct polarity is maintained by changing the magnitude of the current of direct polarity, and the current value of pulses of reverse polarity is increased or decreased so that the current value of the power pulse of direct polarity is maximum.

Выбор параметров импульсов тока обратной полярности должен удовлетворять двум противоречивым требованиям:The choice of parameters of current pulses of reverse polarity must satisfy two conflicting requirements:

Figure 00000011
с одной стороны, плотность jn импульса тока не должна превышать величины, при которой энергетически становится возможным процесс "анодного" растворения рабочей поверхности электрод - инструмента, а количество электричества Qn не должно вызывать критической величины подщелачивания приповерхностного слоя заготовки, при которой могут начаться процессы ее пассивации,
Figure 00000011
on the one hand, the current pulse density j n must not exceed the value at which the process of "anodic" dissolution of the electrode - tool working surface becomes energetically possible, and the amount of electricity Q n should not cause a critical value of alkalization of the surface layer of the workpiece, at which processes can begin her passivation

Figure 00000012
с другой стороны, длительность импульса обратной полярности должна определяться количеством электричества Qn, необходимым, для выделения такого количества водорода, которого достаточно для механического разрушения поверхностных солевых пленок и протекания реакций восстановления во всем объеме оксидной пленки блокирующей обрабатываемую поверхность заготовки. Как видно из фиг. 9 при определенных значениях тока jn обратной полярности скорость V анодного электрохимического растворения достигает максимума, а ее значение при этом существенно превышает скорость, которая достигается только при униполярном токе (сравните точки jn=0 и jn=8 А/см2, фиг. 9).
Figure 00000012
on the other hand, the pulse width of the reverse polarity should be determined by the amount of electricity Q n necessary to release such an amount of hydrogen that is sufficient for the mechanical destruction of surface salt films and the occurrence of reduction reactions in the entire volume of the oxide film blocking the workpiece surface. As can be seen from FIG. 9, for certain values of current j n of reverse polarity, the speed V of the anodic electrochemical dissolution reaches a maximum, and its value in this case significantly exceeds the speed that is achieved only with a unipolar current (compare points j n = 0 and j n = 8 A / cm 2 , FIG. . nine).

При этом, с целью повышения производительности, силовые биполярные импульсы тока подают группами, максимально заполняя паузу между инициирующими импульсами.At the same time, in order to increase productivity, power bipolar current pulses are supplied in groups, filling the pause between the initiating pulses as much as possible.

С целью предотвращения возможности «подхвата» горения дуги от инициирующего импульса последующими силовыми импульсами, вследствие неполной деионизациимежэлектродного пространства (МЭП), силовые биполярные импульсы тока включают после окончания разрядной стадии предшествующего инициирующего импульса через время большее или равное времени(определяемом экспериментально) необходимого для деионизации межэлектродного пространства и, с целью недопущения горения дуги в течении времени большем времени одного инициирующего разряда, силовые биполярные импульсы тока выключают до начала подачи последующего инициирующего импульса за время большее или времени, (определяемом экспериментально) необходимого для деионизации межэлектродного пространства.In order to prevent the possibility of "picking up" the arc burning from the initiating pulse by subsequent power pulses, due to incomplete deionization of the electrode space, the power bipolar current pulses include, after the discharge stage of the previous initiating pulse, after a time greater than or equal to the time (experimentally determined) necessary for the deionization of the interelectrode space and, in order to prevent arc burning for a time longer than the time of one initiating discharge, force All bipolar current pulses are turned off before the start of the subsequent initiating pulse for a time longer or the time (experimentally determined) necessary for the deionization of the interelectrode space.

Для гарантированного удаления измененного дефектного слоя и снижения шероховатости поверхности, после окончания стадии электроэрозионно - химической прошивки и полного вскрытия отверстия, выключают движение подачи электрода-инструмента, при этом отключают инициирующие импульсы и подают в течении заданного интервала времени только силовые биполярные импульсы тока, осуществляющие высокопроизводительное анодное электрохимическое растворение на увеличенных после электроэрозионно - химической стадии межэлектродных зазорах.For guaranteed removal of the changed defective layer and reduction of surface roughness, after the end of the stage of electroerosive - chemical flashing and complete opening of the hole, the supply of the electrode-tool is turned off, at the same time, the initiating pulses are turned off and only bipolar current pulses that provide high-performance current are delivered for a specified time interval anodic electrochemical dissolution at the interelectrode gaps increased after the electroerosion - chemical stage.

Пример конкретной реализацииConcrete implementation example

Предлагаемый способ электроэрозионно - химической прошивки отверстий малого диаметра может быть продемонстрирован на операциях прошивки смазочных отверстий в наружных кольцах подшипников качения.The proposed method of electroerosive - chemical flashing holes of small diameter can be demonstrated on the operations of flashing lubricant holes in the outer rings of rolling bearings.

Геометрические параметры смазочных отверстий: do=0,5…2 мм при отношении глубины отверстия к его диаметру ho/do<l0 (фиг. 3)The geometric parameters of the lubrication holes: d o = 0.5 ... 2 mm with the ratio of the hole depth to its diameter h o / d o <l0 (Fig. 3)

Диапазон изменения параметров электрического и гидродинамического режимов ЭЭХО: Рэ=5…15 Бар; UAu=80..150 В; IA=250..500 А; ƒ=300..1000 Гц; tИ=100.. 500 мкс. Электролит: водные растворы кислородосодержащих минеральных солей(как правило NaNO3) с удельной электропроводностью 4-16 См/м с пассивирующими добавками. Обработка производится под слоем электролита толщиной 20…30 мм, что позволяет снизить шум, стабилизировать процесс ЭЭХО и устранить разбрызгивание электролита. Схема подачи электролита: через сопло обеспечивалась специальной технологической оснасткой.The range of variation of the parameters of the electric and hydrodynamic modes of the ECHO: R e = 5 ... 15 Bar; U Au = 80..150 V; I A = 250..500 A; ƒ = 300.1000 Hz; t И = 100 .. 500 μs. Electrolyte: aqueous solutions of oxygen-containing mineral salts (usually N a NO 3 ) with a specific conductivity of 4-16 S / m with passivating additives. Processing is carried out under a layer of electrolyte with a thickness of 20 ... 30 mm, which allows to reduce noise, stabilize the ECM process and eliminate electrolyte spatter. Electrolyte supply scheme: through the nozzle, it was provided with special technological equipment.

Электрод - инструменты диаметром dэ=0,5…2 мм изготавливаются из вольфрамовых прутков марок ВМ, ВРН и не имеют боковой изоляции.Electrode - tools with a diameter of d e = 0.5 ... 2 mm are made of tungsten rods of grades VM, VRN and do not have side insulation.

Операция электроэрозионно - химической прошивки смазочных отверстий осуществляется последовательно за два перехода: электроэрозионно-химическая прошивка и электрохимическая калибровка/доводка поверхности, с целью снижения шероховатости и удаления дефектного слоя, созданного тепловой эрозией на стадии прошивки. Электрохимическая калибровка осуществляется в режиме импульсной ЭХО при неподвижном ЭИ. В ряде случаев для электрохимической калибровки не требуется изменения электрических и гидродинамических параметров процесса ЭЭХО установленных на переходе прошивки. В некоторых случаях стадию калибровки можно производить ЭИ большего диаметра, чем используемых при прошивке, это позволяет с большей производительностью осуществить округление острых кромок и доводку боковой поверхности отверстия.The operation of electroerosive - chemical flashing of lubricant holes is carried out sequentially in two transitions: electroerosive-chemical flashing and electrochemical calibration / surface refinement, in order to reduce the roughness and remove the defective layer created by thermal erosion at the flashing stage. Electrochemical calibration is carried out in a pulsed ECHO mode with a stationary EI. In some cases, electrochemical calibration does not require changes in the electrical and hydrodynamic parameters of the EEE process installed at the firmware upgrade. In some cases, the calibration stage can produce EI with a larger diameter than those used for flashing, this allows rounding of sharp edges and refinement of the side surface of the hole with greater productivity.

Для обеспечения стабильных гидродинамических условий со стороны выхода ЭИ, на расстоянии 2…3 мм от поверхности детали устанавливают технологический экран из неэлектропроводного материала для отражения струи электролита.To ensure stable hydrodynamic conditions from the side of the EI, a technological screen of non-conductive material is installed at a distance of 2 ... 3 mm from the surface of the part to reflect the electrolyte stream.

Операция электроэрозионно - химической прошивки смазочных отверстий в наружных кольцах подшипников качения применена взамен операций сверления и слесарной (снятие заусенцев и притупление острых кромок), проводимых до термообработки и ультразвукового удаления окалины с внутренних поверхностей отверстий после термообработки.The operation of electroerosive - chemical flashing of lubricant holes in the outer rings of rolling bearings was used instead of drilling and metalwork (deburring and blunting sharp edges), carried out before heat treatment and ultrasonic descaling from the inner surfaces of the holes after heat treatment.

Конкретный пример прошивки отверстий (см. фиг. 3).A specific example of hole firmware (see Fig. 3).

При изготовлении отверстий диаметром do=1,5 мм глубиной ho=10 мм в кольцах подшипников из стали ШХ-15 электрод - инструментом диаметром -1 мм, на режиме: Рэ=10 Бар; UAu=120 В; Ia=250 A; ƒ=300 Гц; tИ=500 мкс. Электролит: водные раствор NaNO3 с удельной электропроводностью 10 См/м с пассивирующими добавками 0,5 % NaNO2, достигалась точность обработки в партии деталей - 0,1 мм, шероховатость поверхности Ra 1,25..2,5 мкм, скорость подачи составляла V=50 мм/мин, относительный линейный износ ЭИ из вольфрамового сплава марки ВМ составил 3%, дефектный слой после стадии электрохимической калибровки длительностью 20 секунд при напряжении силовых импульсов прямой полярности UAc=120 В, длительностью tИс=500 мкс, и напряжении импульсов обратной полярности UAn=5 В и их длительности tn - 50 мкс полностью отсутствует.In the manufacture of holes with a diameter of d o = 1.5 mm, a depth of h o = 10 mm in the bearing rings of steel ШХ-15, the electrode is an instrument with a diameter of -1 mm, in the mode: R e = 10 Bar; U Au = 120 V; Ia = 250 A; ƒ = 300 Hz; t И = 500 μs. Electrolyte: an aqueous solution of N a NO 3 with a specific conductivity of 10 S / m with passivating additives of 0.5% N a NO 2 , the accuracy of processing in a batch of parts was 0.1 mm, the surface roughness R a 1.25..2, 5 μm, the feed rate was V = 50 mm / min, the relative linear wear of the EI from tungsten alloy grade VM was 3%, the defective layer after the stage of electrochemical calibration lasting 20 seconds at a voltage of power pulses of direct polarity U Ac = 120 V, duration t Is = 500 μs, and the voltage of pulses of reverse polarity U An = 5 V and their length lnnosti t n - 50 μs is completely absent.

Источник питания для электроэрозионно-химической прошивки отверстий малого диаметра содержит источник инициирующего напряжения 1, соединенный с нагрузкой (МЭП) 2 через ключ 3 и дроссель 4. Между выходом ключа 3 и отрицательным выводом источника инициирующего напряжения 1 включен диод 5.Первый генератор тока 6 соединен с нагрузкой 2 через первый переключатель тока 7. Второй генератор тока 8 соединен с нагрузкой 2 через второй переключатель тока 9, причем его положительный вывод соединен с отрицательным выводом нагрузки, а отрицательный вывод с положительным. Система управления 10 соединена с нагрузкой 2, источником инициирующего напряжения 1, первым и вторым генераторами тока 6 и 8, ключом 3, первым и вторым переключателями тока 7 и 9.The power source for electroerosive and chemical piercing of small-diameter holes contains an initiating voltage source 1 connected to a load (MEP) 2 through a key 3 and a choke 4. A diode 5 is connected between the output of the key 3 and the negative terminal of the initiating voltage source 1. The first current generator 6 is connected with load 2 through the first current switch 7. The second current generator 8 is connected to load 2 through the second current switch 9, and its positive output is connected to the negative output of the load, and the negative output to positive. The control system 10 is connected to the load 2, the source of the initiating voltage 1, the first and second current generators 6 and 8, key 3, the first and second current switches 7 and 9.

Источник питания для электроэрозионно - химической прошивки отверстий малого диаметра работает следующим образом (фиг. 10). В начальный момент времени включаются источник инициирующего напряжения 1, первый генератор тока 6 и второй генератор тока 8. Ключ 3 разомкнут.В переключателях тока 7 и 9 включена цепь, замыкающая генераторы тока. Как только в источнике инициирующего напряжения установится заданное системой управления напряжение, а в генераторах тока заданный ток, источник питания готов к формированию импульсов.The power source for electroerosive - chemical flashing holes of small diameter works as follows (Fig. 10). At the initial moment of time, the initiating voltage source 1, the first current generator 6 and the second current generator 8 are turned on. The key 3 is open. A circuit closing the current generators is included in the current switches 7 and 9. As soon as the voltage specified by the control system is established in the source of the initiating voltage, and the current is set in the current generators, the power source is ready for pulse formation.

Подача импульсов начинается с того, что срабатывает переключатель тока 9. Размыкается ключ, замыкающий генератор тока 8, и замыкается ключ, подающий ток в нагрузку 2. Через нагрузку идет ток обратной полярности, снимающий пассивирующую пленку с заготовки. По истечении заданного времени система управления 10 переводит переключатель тока 9 в исходное состояние и ток генератора тока 8 переключается с нагрузки на короткозамкнутый контур. Далее включается ключ 3 и на нагрузку подается инициирующее напряжение через дроссель 4.В первой (предпробойной) стадии инициализирующего импульса через нагрузку течет ток и происходит электрохимическая обработка. Инициирующее напряжение имеет достаточно большое значение для электрохимической обработки. Это приводит к тому, что через некоторое время происходит пробой межэлектродного промежутка и начинается вторая (разрядная) стадия инициализирующего импульса. Дроссель 4 препятствует мгновенному увеличению тока. Напряжение на МЭП падает до напряжения горения дуги (20…40В). Ток в МЭП увеличивается со скоростью, ограниченной дросселем 4. Падение напряжения фиксируется системой управления 10, которая отключает ключ 3 и переводит переключатель тока 7 в состояние, когда ключ, замыкающий генератор тока 6, размыкается, а ключ, подающий ток в нагрузку, замыкается, что приводит к очень быстрому роста тока через нагрузку до значения, заданного системой управления тока генератора тока 6. Дроссель 4 не позволяет току от источника инициирующего напряжения 1 отключиться мгновенно. После размыкания ключа 3, ток некоторое время продолжает идти по цепи: дроссель 4-нагрузка 2 (МЭП) - диод 5. Такая задержка отключения тока дает возможность не нарушить процесс (не погаснуть дуге) при наличии задержек в системе управления 10 и переключателе тока 7. После срабатывания переключателя тока 7 нагрузка (дуга в МЭП) оказывается подключенной к генератору тока 6. Вольтамперная характеристика генератора тока обеспечивает устойчивое горение дуги и позволяет управлять током разряда в разрядной стадии инициализирующего импульса. Во время разрядной стадииинициирующего импульса происходит эрозионная обработка.The supply of pulses begins with the fact that the current switch 9 is activated. The key is opened, closing the current generator 8, and the key is closed, supplying current to the load 2. A reverse polarity current is transmitted through the load, which removes the passivating film from the workpiece. After a specified time, the control system 10 returns the current switch 9 to its original state and the current of the current generator 8 switches from load to squirrel-cage circuit. Then the key 3 is turned on and the initiating voltage is supplied to the load through the inductor 4. In the first (pre-breakdown) stage of the initializing pulse, a current flows through the load and electrochemical processing occurs. The initiating voltage is quite significant for electrochemical processing. This leads to the fact that after some time the breakdown of the interelectrode gap occurs and the second (discharge) stage of the initializing pulse begins. Inductor 4 prevents an instantaneous increase in current. The voltage on the MEP drops to the burning voltage of the arc (20 ... 40V). The current in the MEP increases at a speed limited by the inductor 4. The voltage drop is fixed by the control system 10, which turns off the key 3 and puts the current switch 7 in a state where the key closing the current generator 6 is opened, and the key supplying current to the load is closed, which leads to a very rapid increase in the current through the load to the value specified by the current control system of the current generator 6. The inductor 4 does not allow the current from the source of the initiating voltage 1 to disconnect instantly. After opening key 3, the current continues to flow along the circuit for some time: 4-load inductor 2 (MEP) - diode 5. Such a current shutdown delay makes it possible not to disturb the process (do not go out of the arc) if there are delays in the control system 10 and current switch 7 After the operation of the current switch 7, the load (the arc in the MEP) turns out to be connected to the current generator 6. The current-voltage characteristic of the current generator provides stable arc burning and allows you to control the discharge current in the discharge stage of the initializing pulse. During the discharge stage of the initiating pulse, erosion treatment occurs.

По истечении заданного времени система управления 10 переводит переключатель тока 7 в исходное состояние, и ток нагрузки переключается на короткозамкнутый контур, дуга гаснет.After a specified time, the control system 10 returns the current switch 7 to its initial state, and the load current switches to a short-circuited circuit, the arc goes out.

После восстановления сопротивления МЭП предлагаемый источник питания может подать силовой импульс электрохимической обработки или группу микро секундных силовых импульсов или группу биполярных силовых импульсов.After restoration of the MEP resistance, the proposed power source can supply a power pulse of electrochemical processing or a group of microsecond power pulses or a group of bipolar power pulses.

Для подачи силового импульса прямой полярности система управления переводит переключатель тока 7 в состояние, когда ключ, замыкающий генератор тока 6 размыкается, а ключ, подключающий нагрузку замыкается.To supply a power pulse of direct polarity, the control system puts the current switch 7 in a state where the key that closes the current generator 6 opens, and the key that connects the load closes.

Для подачи силового импульса обратной полярности система управления переводит переключатель тока 9 в состояние, когда ключ, замыкающий генератор тока 8 размыкается, а ключ, подключающий нагрузку замыкается. При этом предлагаемый импульсный источник питания позволяет подавать силовые импульсы прямой и обратной полярности с паузой или без паузы. Если, вследствие задержек в системе управления или задержек выключения транзисторов, ток в нагрузку какое-то время будет подаваться одновременно с обоих переключателей, то не произойдет никаких коротких замыканий и перегрузок, так как переключатели тока подключены к генераторам тока. Часть тока нагрузки в момент, когда оба переключателя тока подают ток в нагрузку, пойдет из генератора тока, в котором задан больший ток, в генератор тока, в котором задан меньший ток, а через нагрузку пойдет разность токов. По мере отключения тока одного из переключателей тока, ток нагрузки быстро (со скоростью выключения ключа в переключателе тока), без паузы перейдет в новое заданное состояние.To supply a power pulse of reverse polarity, the control system puts the current switch 9 in a state where the key closing the current generator 8 opens and the key connecting the load closes. Moreover, the proposed switching power supply allows you to apply power pulses of direct and reverse polarity with or without a pause. If, due to delays in the control system or delays in turning off the transistors, a current will be supplied to the load simultaneously from both switches, then no short circuits and overloads will occur, since the current switches are connected to current generators. Part of the load current at the time when both current switches supply current to the load will go from the current generator in which a larger current is set to the current generator in which a lower current is set, and the current difference will go through the load. As the current of one of the current switches is turned off, the load current quickly (with the switch-off speed in the current switch), without a pause, switches to a new preset state.

На фиг. 10 изображены по одному генератору тока каждого типа, но их может быть и несколько в зависимости от требуемой мощности, как описано в прототипе.In FIG. 10 depicts one current generator of each type, but there may be several depending on the required power, as described in the prototype.

Таким образом, предлагаемый источник питания позволяет сформировать требуемые для реализации нового способа инициирующие и биполярные (прямой и обратной полярности) силовые импульсы тока.Thus, the proposed power source allows you to generate the required current pulses and bipolar (direct and reverse polarity) current pulses required for the implementation of the new method.

Система управления источником питания работает согласно функциональной схеме, представленной на фиг. 11 следующим образом. Формирователь сигналов включения тока 20 выдает на ключи и переключатели тока генератора импульсные сигналы управления, формируемые в зависимости от заданных длительностей силового импульса тока и импульса тока обратной полярности, сигнал от вычислителя тока и длительности разрядной стадии 22 ограничивает длительность инициирующего импульса согласно условию (1, 2). Кроме того, блок 20 выдает стробирующие сигналы на блок 12 анализатора напряжения МЭП, длительность стробирующих импульсов обозначает периоды времени подачи в межэлектродный промежуток импульсов тока соответствующего типа (инициирующий импульс, силовой импульс и импульс тока обратной полярности).The power supply control system operates according to the functional diagram shown in FIG. 11 as follows. The current turn-on signal generator 20 provides pulse control signals to the keys and switches of the generator current, which are generated depending on the specified durations of the power current pulse and reverse current pulse, the signal from the current computer and the duration of the discharge stage 22 limits the duration of the initiating pulse according to the condition (1, 2 ) In addition, block 20 generates strobe signals to block 12 of the MEP voltage analyzer, the duration of the strobe pulses indicates the time periods of applying current pulses of the corresponding type to the electrode gap (initiating pulse, power pulse, and reverse polarity current pulse).

Блок анализатора напряжения 12 с периодичностью 1…5 мкс (период дискретизации) получает от блока аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 13 измеренное значение напряжения на электродах, обрабатывает значения в соответствии с состоянием стробирующих сигналов и устанавливает на своих выходах: длительность предпробойной стадии, длительность разрядной стадии, напряжение силового импульса тока прямой полярности. Измеренное значение длительности предпробойной стадии и измеренная величина тока предпробойной стадии поступают на входа блока вычислителя количества электричества 11, который формирует величину измеренного значения количества электричества предпробойной фазы и передает это значение на вход пропорционально-интегрально-дифференциального (ПИД) регулятора 75, который в соответствии с заданным значением количества электричества изменяет скорость подачи, задавая значение скорости регулятору скорости 19 сервосистемы. Измеренная длительность предпробойной стадии также подается на вход детектора короткозамкнутого состояния 16, где это значение сравнивается с заданным порогом минимальной длительности предпробойной стадии, и в случае если измеренное значение становится меньше порогового, считается, что присутствует состояние короткого замыкания электродов, в этом случае подается сигнал на отключение блока ПИД регулятора количества электричества предпробойной стадии 15 и на входе регулятора скорости задается значение изменяющее направление движения электрода для устранения короткозамкнутого состояния.The voltage analyzer unit 12 with a frequency of 1 ... 5 μs (sampling period) receives from the analog-to-digital converter (ADC) unit 13 the measured voltage value at the electrodes, processes the values in accordance with the state of the gate signals and sets at its outputs: duration of the pre-breakdown stage, duration discharge stage, voltage pulse of current of direct polarity. The measured value of the duration of the pre-breakdown stage and the measured value of the current of the pre-breakdown stage are supplied to the input of the unit for calculating the amount of electricity 11, which generates the value of the measured value of the amount of electricity of the pre-breakdown phase and transfers this value to the input of the proportional-integral-differential (PID) controller 75, which, in accordance with the set value of the amount of electricity changes the feed rate, setting the speed value to the speed controller 19 of the servo system. The measured duration of the pre-breakdown stage is also fed to the input of the detector of the short-circuited state 16, where this value is compared with a predetermined threshold of the minimum duration of the pre-breakdown stage, and if the measured value becomes less than the threshold, it is considered that a short circuit condition of the electrodes is present, in this case, a signal is transmitted to disabling the PID block of the amount of electricity regulator of the pre-breakdown stage 15 and a value that changes the direction of movement is set at the input of the speed controller electrode to eliminate the short-circuited state.

Измеренное значение напряжения силового импульса тока от блока 12 подается на вход ПИД регулятора напряжения силового импульса тока 17,это значение сравнивается с установленным значением напряжения силового импульса тока, на выходе регулятора формируется текущее значение тока силового импульса, которое подается на вход генератора 21 и на вычислитель тока обратной полярности 18.The measured value of the voltage of the power current pulse from the block 12 is fed to the input of the PID regulator of the voltage of the power current pulse 17, this value is compared with the set value of the voltage of the power current pulse, the current value of the current of the power pulse is generated at the output of the controller, which is fed to the input of the generator 21 and to the calculator reverse polarity current 18.

Вычислитель тока обратной полярности 18 реализует алгоритм поиска максимального значения тока прямой полярности, суть которого состоит в следующем: поиск начинается с нулевого значения тока обратной полярности, затем, за заданный период времени приращения ток обратной полярности увеличивается на заданную величину приращения тока обратной полярности до тех пор, пока ток силового импульса прямой полярности растет в результате воздействия на процесс обработки импульса тока обратной полярности, если ток обратной полярности начинает уменьшаться, знак приращения тока обратной полярности меняется на противоположный. Рассчитанное таким образом значение тока обратной полярности подается на соответствующий вход управления генератора.The reverse polarity current calculator 18 implements an algorithm for finding the maximum value of the current of direct polarity, the essence of which is as follows: the search starts with a zero value of the current of reverse polarity, then, for a given period of increment time, the current of reverse polarity increases by a specified amount of increment of the current of reverse polarity until , while the current pulse of direct polarity increases as a result of the impact on the processing of the pulse current of reverse polarity, if the current of reverse polarity begins To stop, the sign of the increment of the current of reverse polarity is reversed. The reverse polarity current calculated in this way is fed to the corresponding control input of the generator.

Целесообразно, устройство, реализующее данную функциональную схему (см. фиг. 11), построить с использованием специализированных цифровых вычислительных машин - микроконтроллеров, аппаратная структура такой системы может состоять из двух цифровых блоков управления: блока управления генератора (БУГ) и блока управления привода подачи (БУПП). В совокупности оба блока способны реализовать все функциональные возможности предлагаемой системы программным способом.It is advisable to build a device that implements this functional diagram (see Fig. 11) using specialized digital computers - microcontrollers, the hardware structure of such a system can consist of two digital control units: a generator control unit (BUG) and a feed drive control unit ( BUPP). Together, both blocks are able to implement all the functionality of the proposed system programmatically.

Итак, заявляемое изобретение позволяет повысить производительность обработки и качество обработанной поверхности отверстий малого диаметра, а также обеспечить при прошивке отверстий малого диаметра высокое качество (отсутствие слоя с измененной структурой, заусенцев и острых кромок при Ra 0,2…0,8 мкм) поверхности отверстий при высокой скорости прошивки 100 мм/мин и более.So, the claimed invention improves the processing productivity and the quality of the processed surface of the holes of small diameter, and also provides high-quality when flashing holes of small diameter (absence of a layer with a changed structure, burrs and sharp edges at R a 0.2 ... 0.8 μm) of the surface holes at high firmware speeds of 100 mm / min or more.

Claims (18)

1. Способ электроэрозионно-химической прошивки отверстий малого диаметра в заготовке из высокопрочных и твердых сталей и сплавов, включающий обработку заготовки в проточном электролите при движении электрода-инструмента в направлении заготовки и осуществление электроэрозионного и электрохимического съема материала заготовки путем периодической подачи на межэлектродный промежуток инициирующих импульсов и следующих за ними силовых импульсов, отличающийся тем, что при электроэрозионном съеме материала обеспечивают получение эрозионной лунки в заготовке, диаметр которой превышает диаметр рабочего торца электрода-инструмента, путем выбора значений амплитуды и длительности разрядного тока в инициирующем импульсе, определяемых из условий:1. The method of electroerosive and chemical piercing of small diameter holes in a workpiece of high strength and hard steels and alloys, including processing the workpiece in a flowing electrolyte when the electrode-tool moves in the direction of the workpiece and performing electroerosive and electrochemical removal of the workpiece material by periodically feeding initiating pulses to the interelectrode gap and subsequent power pulses, characterized in that during electroerosive removal of the material provide erosio a hole in the workpiece, the diameter of which exceeds the diameter of the working end of the electrode-tool, by choosing the values of the amplitude and duration of the discharge current in the initiating pulse, determined from the conditions:
Figure 00000013
,
Figure 00000013
,
гдеWhere dэ - диаметр рабочего торца электрода-инструмента;d e - the diameter of the working end of the electrode-tool; Кф - коэффициент формы импульса тока;Kf - current pulse shape factor; Ia - амплитуда импульса разрядного тока;I a is the amplitude of the discharge current pulse; tu - длительность разрядного тока в инициирующем импульсе;tu is the duration of the discharge current in the initiating pulse; Км - эмпирический коэффициент, причем для электрода-инструмента из вольфрама и заготовке из хромоникелевой стали Км=0,21⋅10-6 м2/А с0,5,Km is an empirical coefficient, moreover, for a tungsten electrode-tool and a workpiece made of chromium-nickel steel, Km = 0.21⋅10 -6 m 2 / A with 0.5 , а электрохимический съем осуществляют с использованием силовых импульсов биполярного тока, причем перед каждым силовым импульсом прямого тока высокой плотности подают импульс обратного тока малой плотности.and electrochemical removal is carried out using power pulses of a bipolar current, and a low-density reverse current pulse is supplied before each high-density forward current pulse. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что длительность инициирующих импульсов тока увеличивают, если
Figure 00000014
больше Км, и уменьшают, если
Figure 00000014
меньше или равно 0,8Км.
2. The method according to p. 1, characterized in that the duration of the initiating current pulses is increased if
Figure 00000014
more Km, and decrease if
Figure 00000014
less than or equal to 0.8 km.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что поддерживают заданное значение напряжения силового импульса прямой полярности путем изменения величины тока прямой полярности, при этом величину тока импульсов обратной полярности увеличивают или уменьшают обеспечивая максимальное значение тока силового импульса прямой полярности.3. The method according to p. 1, characterized in that it maintains a predetermined voltage value of the power pulse of direct polarity by changing the magnitude of the current of direct polarity, while the magnitude of the current pulses of reverse polarity increase or decrease providing the maximum current value of the power pulse of direct polarity. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что осуществляют процесс электрохимической обработки силовыми импульсами тока с напряжением равным напряжению инициирующих импульсов, измеряют значение длительности предпробойной стадии предшествующего инициирующего импульса и устанавливают длительность последующего силового импульса прямой полярности меньшим на 10…15%.4. The method according to p. 1, characterized in that the process of electrochemical processing by power pulses of a current with a voltage equal to the voltage of the initiating pulses is carried out, the duration of the pre-breakdown stage of the previous initiating pulse is measured, and the duration of the subsequent direct pulse of direct polarity is reduced by 10 ... 15%. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в момент подачи инициирующего импульса тока до момента пробоя измеряют количество электричества, поданного в межэлектродный промежуток, и осуществляют пропорционально - интегрально-дифференциальное регулирование данной величины путем изменяя скорость подачи электрода.5. The method according to p. 1, characterized in that at the time of supplying the initiating current pulse until the breakdown, measure the amount of electricity supplied to the interelectrode gap, and carry out proportional-integral-differential regulation of this value by changing the electrode feed rate. 6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при отсутствии предпробойной стадии в процессе подачи инициирующего импульса тока величину межэлектродного зазора считают близкой к нулю, а электроды короткозамкнутыми, при этом прекращают подачу силовых импульсов тока, а направление подачи электрода выбирают так, чтобы увеличить величину зазора, сохраняют выбранное направление до тех пор, пока присутствует состояние короткого замыкания, и затем возобновляют подачу силовых импульсов тока и восстанавливают рабочую подачу электрода.6. The method according to p. 1, characterized in that in the absence of a pre-breakdown stage in the process of supplying an initiating current pulse, the interelectrode gap is considered close to zero, and the electrodes are short-circuited, while stopping the supply of power current pulses, and the electrode feeding direction is chosen so that increase the gap, keep the selected direction until there is a short circuit condition, and then resume the supply of power current pulses and restore the working supply of the electrode. 7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что после окончания электроэрозионно-химической прошивки и полного вскрытия отверстия, выключают движение подачи электрода -инструмента, при этом отключают инициирующие импульсы и подают в течении заданного интервала времени только силовые биполярные импульсы тока, осуществляющие электрохимическое анодное растворение слоя с измененной структурой на боковой поверхности отверстия и снижение ее шероховатости.7. The method according to p. 1, characterized in that after the end of the electro-erosion-chemical flashing and the hole is completely opened, the feed of the electrode-tool is turned off, the initiating pulses are turned off and only bipolar current pulses performing electrochemical flow during a specified time interval are turned off anodic dissolution of a layer with a changed structure on the side surface of the hole and a decrease in its roughness. 8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что силовые биполярные импульсы тока подают группами, максимально заполняя паузу между инициирующими импульсами.8. The method according to p. 1, characterized in that the power bipolar current pulses are supplied in groups, filling the gap between the initiating pulses as much as possible. 9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что силовые биполярные импульсы тока включают после окончания разрядной стадии предшествующего инициирующего импульса через время большее или равное времени необходимого для деионизации межэлектродного пространства и выключают также до начала подачи последующего инициирующего импульса за время большее или равное времени необходимого для деионизации межэлектродного пространства.9. The method according to p. 1, characterized in that the power bipolar current pulses turn on after the discharge stage of the previous initiating pulse after a time greater than or equal to the time required for deionization of the interelectrode space and turn off also before the start of the subsequent initiating pulse for a time greater than or equal to time necessary for deionization of the interelectrode space. 10. Устройство для электроэрозионно-химической прошивки отверстий малого диаметра в заготовке из высокопрочных и твердых сталей и сплавов, содержащее включенные параллельно первый и второй генераторы тока, в котором каждый генератор тока соединен с нагрузкой через переключатель тока с возможностью замыкания генератора тока во время, когда ток генератора еще не достиг заданного значения или необходимо сделать паузу между импульсами и переключателем тока на нагрузку для формирования на нагрузке импульса заданной длительности, причем переключатель тока соединен с выходом генератора тока таким образом, что нормально замкнутый контакт соединен с общей точкой, при этом суммарная внутренняя индуктивность генератора тока и провода, соединяющего генератор тока с переключателем тока существенно больше, чем суммарная индуктивность нагрузки и проводов, соединяющих переключатель тока с нагрузкой, причем нормально разомкнутый контакт переключателя тока соединен с генератором тока через диод, а в качестве нормально замкнутого и нормально разомкнутого контактов переключателя тока применены транзисторы, защищенные от пробоя ограничителями напряжения, отличающееся тем, что оно содержит дополнительный источник инициирующего напряжения, соединенный с нагрузкой через ключ и дроссель, причем между выходом ключа и отрицательным выводом источника инициирующего напряжения включен диод, систему управления, соединенную с нагрузкой, источником инициирующего напряжения, первым и вторым генераторами тока, ключом, первым и вторым переключателями тока, при этом положительный вывод второго генератора тока соединен с отрицательным выводом нагрузки, а отрицательный вывод с положительным.10. A device for electroerosive and chemical piercing of small-diameter holes in a workpiece of high strength and hard steels and alloys, containing first and second current generators connected in parallel, in which each current generator is connected to the load through a current switch with the possibility of closing the current generator at a time the generator current has not yet reached the set value or it is necessary to pause between the pulses and the current switch to the load to form a pulse of a given duration on the load, and the current switch is connected to the output of the current generator in such a way that a normally closed contact is connected to a common point, while the total internal inductance of the current generator and the wire connecting the current generator to the current switch is significantly larger than the total inductance of the load and the wires connecting the current switch to the load moreover, the normally open contact of the current switch is connected to the current generator through the diode, and as a normally closed and normally open contact of the switch current transistors are used, protected from breakdown by voltage limiters, characterized in that it contains an additional source of initiating voltage connected to the load through the key and the inductor, and between the output of the key and the negative output of the initiating voltage source, a diode is connected, the control system connected to the load, the source initiating voltage, the first and second current generators, a key, the first and second current switches, while the positive terminal of the second current generator is connected to negative terminal of the load, and negative terminal with positive.
RU2018118291A 2018-05-17 2018-05-17 Method for electroerosion-chemical piercing of holes of small diameter and device for its implementation RU2707672C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018118291A RU2707672C2 (en) 2018-05-17 2018-05-17 Method for electroerosion-chemical piercing of holes of small diameter and device for its implementation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018118291A RU2707672C2 (en) 2018-05-17 2018-05-17 Method for electroerosion-chemical piercing of holes of small diameter and device for its implementation

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2018118291A RU2018118291A (en) 2019-11-19
RU2018118291A3 RU2018118291A3 (en) 2019-11-19
RU2707672C2 true RU2707672C2 (en) 2019-11-28

Family

ID=68579412

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018118291A RU2707672C2 (en) 2018-05-17 2018-05-17 Method for electroerosion-chemical piercing of holes of small diameter and device for its implementation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2707672C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU210289U1 (en) * 2021-07-30 2022-04-06 акционерное общество "Научно-производственное объединение "Техномаш" им. С.А. Афанасьева" MACHINE FOR ELECTRO-DEROSION AND ELECTROCHEMICAL PROCESSING
RU2809818C1 (en) * 2023-01-10 2023-12-19 Александр Николаевич Зайцев Method for two-stage electro-erosive-chemical piercing of small-diameter holes

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU309789A1 (en) * Экспериментальный научно исследовательский институ металлорежущих станков METHOD OF COMBINED ELECTRO-EROSION-ELECTROCHEMICAL TREATMENT
SU1437168A1 (en) * 1986-12-12 1988-11-15 Уфимский авиационный институт им.Серго Орджоникидзе Method of controlling the process of working
US5833835A (en) * 1995-07-18 1998-11-10 U.S. Philips Corporation Method and apparatus for electrochemical machining by bipolar current pulses
US6231748B1 (en) * 1998-04-06 2001-05-15 U.S. Philips Corporation Method of and arrangement for electrochemical machining
RU2219020C1 (en) * 2002-08-14 2003-12-20 Открытое акционерное общество "Комсомольское-на-Амуре авиационное производственное объединение им. Ю.А. Гагарина" Pulse generator for electric-erosion working
US20100051588A1 (en) * 2008-08-29 2010-03-04 General Electric Company Electro discharge machining apparatus and method
RU2455131C1 (en) * 2010-11-13 2012-07-10 Общество С Ограниченной Ответственностью "Есм" Power supply for electrochemical treatment of materials

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU309789A1 (en) * Экспериментальный научно исследовательский институ металлорежущих станков METHOD OF COMBINED ELECTRO-EROSION-ELECTROCHEMICAL TREATMENT
SU1437168A1 (en) * 1986-12-12 1988-11-15 Уфимский авиационный институт им.Серго Орджоникидзе Method of controlling the process of working
US5833835A (en) * 1995-07-18 1998-11-10 U.S. Philips Corporation Method and apparatus for electrochemical machining by bipolar current pulses
US6231748B1 (en) * 1998-04-06 2001-05-15 U.S. Philips Corporation Method of and arrangement for electrochemical machining
RU2219020C1 (en) * 2002-08-14 2003-12-20 Открытое акционерное общество "Комсомольское-на-Амуре авиационное производственное объединение им. Ю.А. Гагарина" Pulse generator for electric-erosion working
US20100051588A1 (en) * 2008-08-29 2010-03-04 General Electric Company Electro discharge machining apparatus and method
RU2455131C1 (en) * 2010-11-13 2012-07-10 Общество С Ограниченной Ответственностью "Есм" Power supply for electrochemical treatment of materials

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU210289U1 (en) * 2021-07-30 2022-04-06 акционерное общество "Научно-производственное объединение "Техномаш" им. С.А. Афанасьева" MACHINE FOR ELECTRO-DEROSION AND ELECTROCHEMICAL PROCESSING
RU2809818C1 (en) * 2023-01-10 2023-12-19 Александр Николаевич Зайцев Method for two-stage electro-erosive-chemical piercing of small-diameter holes

Also Published As

Publication number Publication date
RU2018118291A (en) 2019-11-19
RU2018118291A3 (en) 2019-11-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Yan et al. Surface quality improvement of wire-EDM using a fine-finish power supply
JP5414864B1 (en) Machining power supply for wire-cut electrical discharge machining equipment
McGeough et al. Theoretical and experimental investigation of the relative effects of spark erosion and electrochemical dissolution in electrochemical arc machining
RU2008145736A (en) METHOD OF ELECTROCHEMICAL PROCESSING
WO2010098424A1 (en) Power supply apparatus for die-sinking electric discharge
Sen et al. Developments in electric power supply configurations for electrical-discharge-machining (EDM)
RU2707672C2 (en) Method for electroerosion-chemical piercing of holes of small diameter and device for its implementation
Schulze Importance of polarity change in the electrical discharge machining
RU2465992C2 (en) Method of pulsed electromachining
KR100242402B1 (en) Method and apparatus for impulse generator for electroerosive machining of workpieces
Kumar et al. Surface modification during electrical discharge machining process–a review
JPS5926414B2 (en) Electric discharge machining equipment
RU2809818C1 (en) Method for two-stage electro-erosive-chemical piercing of small-diameter holes
Silambarasan et al. Optimization of Process Parameters of Wire EDM Using Genetic Algorithm
Ganapati et al. Influence of process parameters of electrical discharge machining on MRR, TWR and surface roughness: A review
Ramesh et al. Machining Characteristics of HSS & Titanium Using Electro Discharge Sawing and Wire–Electrodischarge Machining
JP2001162444A (en) Process and device for electric discharge machining
Świercz et al. of article:„Wycinanie elektroerozyjne nadstopów niklu”(„Wire electrical discharge machining nickel super alloy”)
RU2768103C2 (en) System for electrochemical abrasive grinding
Singh et al. Influence of input parameters on MRR of AISI-316L using tungsten electrode machined by EDM
US20120138480A1 (en) Method for the Electrochemical Machining of a Workpiece
Chounde et al. Study of pulsed DC power supply parameters for micro-EDM
RU152430U1 (en) DEVICE FOR ELECTROEROSION GRINDING
Raja et al. Investigation of Cryogenic Cooling of Micro EDM Drilling Process on AISI 304 Stainless Steel
RU2709548C1 (en) Method for electro-erosion treatment of molybdenum surface

Legal Events

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

Effective date: 20200518