УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОАБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКИ ТОКОПРОВОДЯЩИМ КРУГОМ

Полезная модель относится к области металлообработки, в частности к устройствам для электрофизической и электрохимической обработки, и может быть использована при электроабразивном шлифовании материалов кругами на токопроводящих связках.
Известен способ электроабразивной обработки токопроводящим кругом с одновременной правкой последнего (патент РФ № 2268118, МПК В23Н 5/06, 2004). В нем используется устройство, оказывающее электрофизикохимическое воздействие на обрабатываемую деталь в зоне ее контакта с кругом и на круг в зоне его электрического контакта с правящим электродом, с регулированием процессов обработки и правки путем изменения электрических параметров. В процессе обработки измеряют удельное давление абразивного круга на деталь и изменяют пропорционально данному давлению плотность тока правки, подводимого к абразивному кругу посредством правящего электрода.
Недостатком устройства для реализации данного способа является необходимость применения правящего электрода, что ограничивает его технологические возможности. Это устройство нельзя применить для обработки труднодоступных поверхностей, например - отверстий и закрытых пазов, из-за невозможности размещения правящего электрода в ограниченном пространстве.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ электроабразивной обработки токопроводящим кругом, включающий электрофизикохимическое воздействие на обрабатываемую деталь и на круг при его правке непосредственно в течение всего рабочего цикла обработки, регулирование процессов обработки и правки путем подачи асимметричных импульсов тока разной полярности. При этом создают одну общую электрическую цепь деталь-электролит-круг (патент РФ №2489236, МПК В23Н 5/06, 2011). В предлагаемом способе восстановление режущей способности круга осуществляется непрерывно в течение всего рабочего цикла без применения правящего электрода, что позволяет управлять режущими способностями рабочей поверхности круга и обеспечивать максимальную производительность обработки труднодоступных поверхностей.
Для реализации способа используется устройство для подачи ассиметричных импульсов тока разной полярности с источника питания, состоящее из блока управления симисторами и тиристорами БУСТ и реле времени микропроцессорного двухканального УТ24. Недостаток устройства состоит в его относительно больших габаритных размерах, сложности программирования клавишами с лицевой панели устройства и высокой стоимости.
Задача, решаемая полезной моделью, заключается в уменьшении габаритных размеров устройства для управления процессом электроабразивной обработки токопроводящим кругом, упрощении процесса программирования и снижении стоимости.
Для решения поставленной задачи используется устройство, содержащее последовательно соединенные источник тока и блок коммутации токов, выполненный с возможностью подачи с его выхода импульсов тока прямой и обратной полярностей в электрическую цепь, образованную обрабатываемым изделием, электролитом и токопроводящим кругом, и блок управления коммутацией токов, выполненный с возможностью изменения длительности и частоты импульсов тока и связанный с упомянутым блоком коммутации. Устройство снабжено вторым источником тока, упомянутый блок управления снабжен программируемым микроконтроллером, а упомянутый блок коммутации выполнен в виде двух твердотельных реле, входы которых связаны с соответствующими упомянутыми источниками тока, а выходы - с выходами блока коммутации. Управляющие входы упомянутых реле соединены с выходом упомянутого блока управления, при этом один из упомянутых источников тока выполнен с возможностью формирования импульсов рабочего тока, а другой - с возможностью формирования импульсов тока правки токопроводящего круга.
Предлагаемая конструкция устройства для электроабразивной обработки токопроводящим кругом позволяет уменьшить габаритные размеры устройства, упростить процесс программирования за счет использования компьютера и снизить его стоимость.
На фиг. 1 показана диаграмма управляющих импульсов, на фиг. 2 - принципиальная схема устройства, находящегося в режиме работы, на фиг. 3 - принципиальная схема устройства находящегося в режиме правки. Устройство для электроабразивной обработки токопроводящим кругом содержит источники тока 1 и программируемый от компьютера микроконтроллер, установленный в блок управления 2. Он используется для регулирования длительности и частоты импульсов токов в соответствии с диаграммой управляющих импульсов, приведенной на фиг. 1 и управляет твердотельными реле, установленными в блок коммутации токов 3. Блок коммутации токов 3 предназначен для подачи в электрическую цепь «обрабатываемое изделие-электролит-абразивный инструмент» токов прямой и обратной полярностей. Щеточное устройство 7 служит для передачи токов через вращающийся шпиндель 4 к абразивному инструменту 5 и обрабатываемому изделию 6.
3
2
2
3
Устройство для электроабразивной обработки токопроводящим кругом работает следующим образом. Управляющий сигнал поступает с блока управления 2 в соответствии с диаграммой управляющих импульсов на вход 1 (ВХ1) твердотельного реле, установленного в блоке коммутации токов 3. В результате этого цепь «обрабатываемая деталь - электролит - абразивный круг» соединяется с источником рабочего тока ИТ1. Происходит электрохимическое воздействие на деталь 6, в результате которого разрушается поверхностный слой детали, удаляемый абразивным инструментом 5. По истечении длительности сигнала цепь «обрабатываемая деталь-электролит-абразивный круг» отсоединяется от источника рабочего тока ИТ1. Следующий управляющий сигнал с блока управления 2 поступает на ВХ2 другого твердотельного реле. В результате цепь «абразивный круг-электролит-обрабатываемая деталь» соединяется с источником тока правки круга ИТ2. Происходит электрохимическое воздействие на инструмент 5, в результате которого разрушается связка и обнажаются абразивные зерна, что повышает режущие способности инструмента. По истечении длительности сигнала цепь «обрабатываемая деталь-электролит-абразивный круг» отсоединяется от источника тока правки ИТ2. После этого циклы электрохимического воздействия на деталь 6 и инструмент 5 повторяются. Работоспособность устройства проверяли при шлифовании твердого сплава ВК8 кругом 12А2-20 125×32×14 АС15 100/80 100% В2-1 на экспериментальной установке, изготовленной на базе заточного станка «КОРВЕТ 472». Источники питания рабочего тока и тока правки абразивного инструмента подключались к сети переменного тока 220 В, 50 Гц. Блок управления был укомплектован микроконтроллером ATmega 328, а блок коммутации - твердотельными реле PIC AVR ARM DSP. Микроконтроллер ATmega 328 первоначально программировался посредством платформы Arduino Duemilanove, которая подключалась к компьютеру через USB-соединение. В зону обработки подавался электролит на водной основе (NaNO - 3%, NaNO - 1%, NaCO - 0,5%).
Исследования показали, что устройство для электроабразивной обработки токопроводящим кругом, содержащее микроконтроллер ATmega 328 и твердотельные реле PIC AVR ARM DSP управляет рабочим током и током правки абразивного инструмента стабильно.