SU1590237A1

SU1590237A1 - Способ электрохимического шлифовани

Info

Publication number: SU1590237A1
Application number: SU874333049A
Authority: SU
Inventors: Александр Владимирович Останин; Георгий Петрович Керша; Владимир Владиславович Герасимович; Павел Михайлович Пецух
Original assignee: Новосибирский электротехнический институт
Priority date: 1987-11-24
Filing date: 1987-11-24
Publication date: 1990-09-07

Abstract

Изобретение относитс к комбинированным методам обработки, сочетающими механическое и электрохимическое воздействие на обрабатываемую заготовку. Целью изобретени вл етс повышение производительности за счет оптимизации режимов обработки круга. Процесс осуществл ют с регулированием напр жени источника посто нного тока. При этом напр жение периодически измен ют, регистриру при этом изменение отношени величины высокочастотной составл ющей технологического тока к величине напр жени источника, возведенного в 1,1-1,5 степень, величину которой предварительно выбирают в зависимости от свойств обрабатываемого материала. В процессе шлифовани указанное отношение поддерживают максимальным на диапазоне регулировани источника посто нного тока. 2 ил.

Description

Изобретение относитс к комбинированным методам обработки, сочетающим меха- ничедкое и электрохимическое воздействие на обрабатываемую заготовку.

Целью изобретени вл етс повышение производительности обработки путем обеспечени режима шлифовани с наименьшей твердостью обрабатываемой поверхности заготовки за счет автоматического выбора напр жени .

На фиг. 1 представлено устройство дл реализации способа; на фиг. 2 дан график

зависимости- отУ 1вч-высокочастотна

составл юща технологического тока; U - напр жение источника технологического тока; V- величина степени, котора в зависимости от обрабатываемого материала выбираетс в пределах 1.1-1.5).

Устройство содержит рабочий стол 1, на котором закреплена заготовка 2, шлифовальный круг 3, регулируемь1й источник 4 технологического тока, датчики напр жени 5 и тока 6, фильтр 7 высоких частот, устройство 8 логического делени , дифференцирующее устройство 9, логическое распределительное устройство 10 и генератор 11 импульсов.

Устройство представл ет собой шаговый релейный экстремальный регул тор, в котором воздействие на объект вырабатываетс в равноотсто щие промежутки времени в виде импульсов, параметры которых завис т от результатов действи управл ющих импульсов на предыдущем шаге.

Способ осуществл етс следующим образом .

В процессе шлифовани алмазным кругом 3 заготовки 2 в результате кратковременных электрических контактов

сл о о

N5 СО

VJ

токопровод щей св зки шлифовального круга с материалом обрабатываемой заготовки , а также вследствие электроэрозион- ных влений в цепи источника 4 технологического тока генерируетс высокочастотные импульсы технологического тока 1вч, которые регистрируютс датчиком 6 тока и отдел ютс от посто нной составл ющей технологического тока фильтром 7 высоких частот. Одновременно с датчика 5 напр жени снимаетс сигнал, пропорциональный напр жению источника технологического тока. Устройство логического делени 8 вырабатывает посто нный сигнал , пропорциональный отношению величины высокочастотной составл ющей технологического тока к напр жению ис- точника технологического тока, вз тому в- степени V ; Величина степени v предварительно задаетс нэ основании априорных или экспериментальных данных.

дальнейша работа устройства полностью совпадает с работой шагового экстремального регул тора. Генератор 11 измерительных импульсов вырабатьпзает импульсы с временным интервалом At, в течение которого напр жение источника технологического тока остаетс посто нным . При этом сигнал; вырабатываемый устройством 8 логического делени , в течение промежутка времени Дх должен быть усреднен . Врем At задаетс таким образом, чтобы на величину приращениг сигнала, вырабатываемого дифференцирующим устройством , не оказывали вли ние быстрые нестабильности процесса, такие как биение

шлифовального круга и заготовок, неравно- мерностьприпуска обрабатываемых загото- вок, а также раз.рыв между двум обрабатываемыми заготовками, С другой стороны , медленные нестационарности процесса , св занные с изменением свойств и соста ва электролита, с затуплением или засаливанием шлифовального круга должны приводить к соответствующему изменению напр жени источника технологического то- ка, поэтому At выбирают заведома меньшим, чем врем прохо едени этих изменений. Далее сигнал поступает в дифференцирующее устройство 9, которое отмечает положительное или отрицательное приращение сигнала за врем At, проход щее между двум последовательными импульсами, вы . рабатываемыми генераторами 14 измери- . тельных импульсов.

В случае положительного приращени сигнала, вырабатываемого дифференцирующим устройством 9, устройство 10 не из

мен ет своего знака и на выходе и выдает в момент поступлени измерительного импульса сигнал в ИСТОЧИК4 тока к последующему изменению напр жени , при этом

изменение напр жени источника 4 может быть дискретным с величиной шага АU, выбираемым в зависимости от заданной точности поддержни потенциала. В случае отрицательного приращени отношени

0 1вч/и устройство 10 мен ет знак управл ющего импульса на противоположный, вслед- ствие чего источник 4 тока измен ет напр жение в направлении, обратном по отношению к предыдущему шагу.

5 При достижении предельных напр жений Umax или Umin, датчик 5 напр жени выдает сигнал на логическое устройство 10. В этом случае при достижении Umin устройство 10 всегда выдает на источник 4 тока

0 отрицательный импульс, а при достижении Umin- всегда положительный. Величина по- казател степени v подбираетс во врем настройки системы автоматического регулировани и при автоматической работе си- 25 стемы остаетс неизменной.

Дл по снени принципа работы по предлагаемому способу необходимо проследить св зь между величиной высокочастотной составл ющей технологического 30 тока и физико-механическими свойствами материала обрабатываемых заготовок.

Дл этого рассмотрим модель электро- химическфго шлифовани , в которой принимаетс , что основной вклад в величину 35 высокочастотной составл ющей технологического тока внос т кратковременные электрические замыкани между материалом обрабатываемой заготовки и св зкой шлифовального круга, включа и сопровождаю- 40 щие электрические замыкани электроэрозионные влени .

Веро тность этих электрических замыканий определ етс глубиной залегани св зки круга относительно наиболее высту- 45 пающих абразивных зерен, а также веро тностью проникновени частиц обрабатываемого материала, электрически св занных с основным объемом обрабатываемой з-аготовки, на глубину залегани 50 св зки Круга. Последн веро тность может быть определена как веро тность того, что бесконечно мала частица обрабатываемого материала не будет срезана абразивными зернами в процессе ее проникновени

55 на глубину залегани св зки круга. Эта веро тность зависит от формы абразивных зерен , их расположени , концентрации, а также коэффициента стружкообразовани , численно равного веро тности среза частицы материала при ее встрече с абразивным зерном,

В то же врем существует св зь между коэффициентом стружкообразовани и пластическими свойствами обрабатываемого материала. Так дл хрупких и твердых материалов коэффициент стружкообразовани близок единице, а при обработке пластических и в зких материалов коэффициент стружкообразовани в зависимости от тол- щины сло , срезаемого единичным зерном, может измен тьс от 0,2 до 0,8. Та часть материала срезаемого сло , котора не удал етс в стружку, вытесн етс абразивным зерном в стороны, образу нааалы по бокам царапины,

Таким образом, увеличение пластичности обрабатываемого материала в результате действи адсорбционных и химикомеханиче- ских эффектов приводит к увеличению веро- тности электрических замыканий между обрабатываемым материалом и св зкой шлифовального круга.

Поэтому при электрохимическом шлифовании величина высокочастотной составл ю- щей технологического тока непосредственно св зана с величиной коэффициента стружкообразовани , который отражает пластические свойства обрабатываемого материала. Вследствие этого при обработке сплавов типа ВК8, Р18 и других твердых материалов оптимальное напр жение, при котором происходит пластифицирование сплава и снижение его твердости, может быть найдено по веро тности возникновени электрических замы- каний, что отражаетс на величине высокочастотной составл ющей технологического тока,

В общей случае величина высокочастотной составл ющей технологического тока зависит не только от веро тности возникновени электрических замыканий, но и от ве- личины тока короткого замыкани источника технологического тока, который в свою очередь зависит от емкостного или индукционного характера внутреннего сопротивлени технологического тока. Вследствие этого, дл вы влени режима, при котором происходит пластифицирование сплава, следует в качестве параметра регу- лировани вз ть не величину высокочастотной составл ющей технологического тока, а ее отношение к величине технологического напр жени . Кроме того, надо учитывать, что с увеличением напр жени повышаетс веро тность электрических пробоев электролитов , которые также внос т свой вклад в величину высокочастотной составл ющей. Вследствие этого в качестве параметра регулировани выбрано отношение величины высокочастотной составл ющей технологического тока к величине техналогического напр жени , возведенного в степень V. Ве- личину V выбирают в зависимости от обрабатываемого материала в диапазоне 1,1-1,5. При этом дл твердых и хрупких материалов берут значение, близкое к 1,1, а дл пластичных материалов значение v может достигать 1,5.

На фиг. 2 показаны графики величины 1вч/и при различных значени х показател степени v в зависимости от величины технологического напр жени , при шлифовании образцов ВКЗ в электролите (8% NaNOs + 2% NaNOa + вода) кругом А1А зернистостью 163/125 и концентрацией 100% при Скорости врезани 10 мм/мин.

Из графиков видно, что максимума функции 1вч/и не существует, В то же врем дл т наблюдаетс четко выраженный максимум при напр жении 4,5 В. Вместе с тем наблюдаетс увеличение величины 1вч/и при напр жени х 10-12 В, св занное с электроэрозионными влени ми. Дл v 2 максимум функции (вч/u становитс более отчетливым, а рост функции в интервале напр жений 10-12 В с увеличением напр жени не наблюдаетс . Тем не менее выбор geличиныv больше 1,1-1,5 может приводить к смещению максимума функции 1вч/и в сторону меньших напр жений по отноше-. нию к напр жению, при котором максимальна веро тностьзлектрическихзамыканий. Вследствие этого указанный диапазон V следует считать оптимальным.

При длительной работе по предлагаемому способу возможны следующие случаи. Если скорость износа алмазных зерен превышает скорость износа св зки шлифовального круга, то с течением времени глубина залегани св зки может уменьшатьс . В этом случае вли ние коэффициента стружкообразовани на величину высокочастотной составл ющей также уменьшаетс , В то же врем , из-за уменьшени межэлектродного зазора, веро тность электроэрозионных влений возрастает, что приводит к автоматическому переходу системы с режима работы на оптимальном напр жении на режим работы с максимально допустимым напр жением вследствие исчезновени максимума на кривой функции 1зч/и от напр жени . При этом в результате воздействи на св зку круга интенсивных эрозионных влений, протекающих при больших напр жени х, скорость износа св зки возрастает, вследствие чего увеличиваетс глубина ее залегани . Последнее

приводит к тбму. что система автоматически возвращает напр жение источника тока на оптимальный режим работы.

В случае, когда скорость износа св зки равна или меньше скорости износа алмазов система автоматически поддерживает оптимальный режим работы.

Из описани работы системы автоматического регулировани следует, что максимально допустимое напр жение можно выбирать достаточно большим. Единственным ограничением при выборе максимального напр жени вл етс ухудшение качества поверхности, вызываемое интенсивными электрозрозионными разр дами. Таким образом, изобретение позвол ет автоматически выбирать напр жение, соответствующее режиму шлифовани с наименьшей твердостью поверхностного сло обрабатываемой заготовки, а следовательно , и с наименьшими силами шлифовани и износом шлифовальных кругов. Кроме того, автоматический переход на режим позвол - ет восстанавливать режущие свойства шлифовального , круга, поддержива величину заглублени св зки круга, относительно наиболее выступающих зерен на посто нном

уровне.

Были проведенЬ эксперименты по шлифованию профильных роликов (сплав ВК8) Шлифование производили на бесцентро- вошлифовальном станке ЗМ182 при посто нной величине припуска на обработку, равной 0,8 мм, на диаметр ролика. Эксперименты показали, что шлифование при напр жении источника 6,5 В приводит к износу шлифовального круга в2,5 раза превышающему , чем при напр жении, выбираемом по максимуму функции Un/U . При зтом указанный максимум измен етс в процессе шлифовани вследствие изменени рН электролита и величины межэлектродного промежутка, вызываемого затуплением алмазных зерен, от 3,5 до 6,5 В. Отмечено также снижение сил шлифовани в 1,3-.1,5 раза, что позвол ет повысить скорость врезани и тем самым производительность обработки.

Claims

Формулаизобретени

Способ электрохимического шлифовани , при котором обработку ведут с регулированием напр жени источника посто нного тока, отличающийс тем, . что, с целью повышени производительно- 5 сти обработки за счет снижени сил резани , в процессе обработки измер ют амплитуду высокочастотной составл ющей технологического тока, определ ют отношение измеренной, величины к величине напр жени , возведенной в степень 1,10

5

0

30

rial I t// i/TN4 irifn .«-- --,-,-

1,5, и поддерживают указанное отношение максимальным.

//

fU3J

1234 5618В 10 Фиг.2