SU1006144A1 - Способ размерной электрической обработки - Google Patents

Abstract

СПОСОБ РАЗМЕРНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ в услови х протекани  электрического разр да между анодбм-изделием и электролитом, выполн ющим функцию катода, при напр жении 60-120 В, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности формообразовани  остри  и качества обработанной поверхности издели , установленного под углом к поверхности электролита и приводимого во вращение вокруг его продольной оси, процесс обработки ведут при импульсном напр жении с частотой следовани  импульсов 100- №00 Гц.

Description

О5

4

Изобретение относитс  к электрофизическим и электрохимическим методам обработки материалов и может быть использовано при изготовлении стержней, концы которых должны иметь острие радиусом несколько микрон и менее.

Известен способ электрохимической заточки металлических микроэлектродов, согласно которому обрабатываемый электрод располагают в электролите под углом к плоскости ванны до 20° и сообщают ему одновременно вращательное вокруг продольной оси и возвратно-поступательное движени  1.

Недостатком данногоспособа  вл етс  недостаточно высока  точность формообразовани  остри , способ не позвол ет получать наперед заданную конусность, например 1:1, 2:1, 3:1 и т. д.

Известен также способ размерной электролитической обработки в услови х протекани  электрического разр да между анодом изделием и электролитом, выполн ющим функции катода, при напр жении 60- 120 В 2.

Недостатком данного способа  вл етс  недостаточно высока  точность формообразовани  в случае изготовлени  острий недостаточно высокое качество обработанной поверхности, так как формирование остри  требуемой геометрии требует необходимости управл ть мощностью процесса.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности формообразовани  остри  и качества обработанной поверхности издели , приводимого во вращение вокруг его продольной оси. .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в услови х протекани  электрического разр да между анодом-изделием и электролитом , выполн ющим функции катода, при напр жении 60-120 В в случае размерной электрической обработки издели -стержн , приводимого во вращение вокруг его продольной оси, и установленного под углом к поверхности электролита, процесс обработки ведут при импульсном напр жений

С частотой следовани  импульсов 1001000 Гц.

После подачи напр жени  на анод (образец ) и катод, погруженный в электролит, и приведени  образца во вращение процесс инициируют кратковременным касанием стержнем электролита, либо электролитом стержн . Чем ниже напр жение обработки, тем меньще разр дный промежуток и больще съем материала. При напр жении менее 60 В съем материала становитс  неконтролируемым , при напр жении более 120 В разр д начинает колебать обрабатываемый стержень, по вл ютс  неустранимые биени , что сказываетс  на точности получаемой конусности. Если вести процесс при напр жении с частотой импульсов менее 100 Гц, то в момент инициировани  процесса (при касании образца и электролита) происходит мгновенное смачивание анода электролитом вплоть до держател , что не позвол ет вести процесс; применение частоты более 1 кГц малоэффективно.

Пример 1. Дл  реализации предлагаемого способа была сконструирована и изготовлена установка, с помощью которой проводили заострение различных металлических

5 электродов, используемых при исследовани х биологических процессов, а также электродов из гексаборида вольфрама (LaBg), используемых в современных электронных приборах в качестве катодов.

Электроды закрепл ли на валу двигател 

0 под углом к поверхности электролита с точностью до 0,2°. Рассто ние между концом электрода и поверхностью электролита установили равным 0,2 мм. В качестве электролита использовали водный раствор серной кислоты (75% H2SO4-i-25% ). На электроды подавали импульсное напр жение 90 В, с частотой 100 Гц, двигатель приводили во вращение. Процесс контролировали с помощью бинокул ра. Качество получаемых острий и измерение конусности проводили с помощью растрового электронного микроскопа . В таблице приведены данные заострений гексаборида лантана.

Как видно из таблицы, способ обеспечивает высокую точность получаемой конусности остри . Критерием качества поверхности конуса служит тот факт, что эмиттеры, изготовленные из LaB данным способом и установленные на микроскопах, сразу давали требуемые характеристики без дополнительного отжига (процедура,  вл юща с  необходимой при использовании существующих методов заострени ).

Пример 2. Ход процесса во всех случа х контролировали оптически при увеличении 7. Параметры обработки стержн  измен ли в микроскопе ММУ-3 с увеличением 100,

250 и 490. Обработ;анный стержень наблюдали также в растровом электронном микроскопе «Testa BS-300 при увеличени х 700 и 1000.

Стержень из те кса бор и да лантана (квадрат в сечении со стороной 0,6 мм устанавливали на вал двигател  под углом к поверхности электролита равным 30°. На межэлектродный промежуток налагали импульсное напр жение 60 В с частотой импульсов 1 кГц. Врем  формировани  конуса с углом при вершине 60° составл ло 20- 25 с.

Рассмотрение поверхности конуса в растровом микроскопе показывает, что поверхность конуса покрыта микровыступами, микрошероховатостью .

После этого продолжили обработку в режиме 120 В, 10 Гц. Врем  обработки 2-3 с. Рассмотрение поверхности конуса в растровом микроскопе показало, что поверхность конуса стала гладкой; при увеличении 1000 ни микровыступов, ни микрошероховатостей не наблюдалось. Дальнейша  обработка стержн  в этом режиме в течение 40-50 с форму конуса и его поверхность не ухудшала.

Аналогичный стержень обрабатывали при .импульсном напр жении 60 В с частотой следовани  импульсов 900 Гц. Врем  формировани  конуса 30-35 с. Рассмотрение поверхности конуса в «Tesle показывает, что микрошероховатость в этом случае меньше , чем в предыдушем. Финишную обработку вели аналогично предыдущему случаю,

В режиме 60 В, 400 Гц врем  формировани  остри  55-60 с. Качество поверхности конуса при этом оказываетс  достаточно удовлетворительным. Если не предъ вл ть высоких, требований качеству поверхности

конуса, то в этом режиме можно формировать остри  без финишной обработки.

обработки исходного стержн  при формировании конуса в режиме 60 В, 100 Гц составл ет 1,2-1,3 мин.-.Скорость съема в Лом случае минимальна, а качество обработанной поверхности высокое. Однако при этом радиус остри  оказываетс  большим , чем при 1 кГц, что по-видимому, объ сн етс  различными гидродинамическими характеристиками этих режимов.

Проведенные эксперименты показали, что, если вести процесс при посто нном напр жении , не использу  импульсный режим, то тело обрабатываемого стержн  начинает быстро зарастать слоем окисла, возникающего в результате взаимодействи  материала стержн  с выдел емым при обработке газом. Образующийс  окисел заползает на формируемый конус и нарушает его геометрию . При обработке в импульсном режиме как поверхность формируемого стержн , так и тело катода остаютс  чистыми и неокисленными. К тому же при обработке в неимпульсном режиме электролит под конусом стержн  бурлит, что приводит при любых значени х напр жений к -закругле , нию остри  (радиус остри  получаетс  более 10 мкм). При использовании импульсного режима получаетс  радиус остри  менее I мкм.

Предлагаемый способ позвол ет повысить точность формообразовани  остри  и

0 обеспечить финишную отделку его, дающую высокий класс чистоты поверхности конуса. При изготовлении микроэлектродов диаметром 0,1 - 1 мм из платины и вольфрама добились величины радиуса остри  до 1 мкм. Максимальное отклонение от требуемой

5 конусности составл ло 2,5%, минимальное- 0,2«/о.

Claims (1)

1. СПОСОБ РАЗМЕРНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ в условиях протекания электрического разряда между анодом-изделием и электролитом, выполняющим функцию катода, при напряжении 60—120 В, отличающийся тем, что, с целью повышения точности формообразования острия и качества обработанной поверхности изделия, установленного под углом к поверхности электролита и приводимого во вращение вокруг его продольной оси, процесс обработки ведут при импульсном напряжении с частотой следования импульсов 100— 1000 Гц.