Устройство для электроабразивной обработки металлического изделия с электрохимической правкой абразивного токопроводящего инструмента

Полезная модель относится к области металлообработки, в частности к устройствам для электроабразивной обработки металлических изделий и электрохимической правки абразивных токопроводящих инструментов.
Известно устройство для комбинированной обработки металлических изделий сменными токопроводящими инструментами (патент РФ на полезную модель №188215, МПК В23Н 5/06, 2018). Устройство содержит два источника тока и блок переключения токов. В блоке переключения токов установлены выключатели. В инструментальную оправку поочередно устанавливаются сменные токопроводящие инструменты. Один из инструментов выполнен в виде абразивного инструмента, а второй инструмент выполнен в виде электрода. Положительные полюса источников токов соединены с обрабатываемой деталью, а отрицательные полюса источников тока соединяются поочередно с инструментальной оправкой. Режимами электроабразивной и электрохимической обработки можно управлять индивидуально за счет использования в каждом процессе своего источника тока с требуемым напряжением и силой тока.
Недостаток устройства состоит в том, что оно не позволяет производить электрохимическую правку инструмента. Инструмент может соединяться только с отрицательным полюсом источника тока, а для выполнения процесса электрохимической правки он должен иметь возможность соединяться с положительным полюсом источника тока.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для электрохимической обработки и правки инструмента (патент РФ на полезную модель №201503, МПК В23Н 5/08,2020). Оно содержит два источника тока, один из которых используется при электроабразивной обработке металлического изделия, а другой используется при электрохимической правке абразивного токопроводящего инструмента. Устройство оснащено блоком коммутации токов с двумя твердотельными реле для периодической подачи импульсов тока в электрические цепи, образованные источниками тока, обрабатываемым изделием, электролитом и абразивным токопроводящим инструментом. Устройство содержит блок управления, связанный с упомянутым блоком коммутации токов и снабженный программируемым микроконтроллером, при этом вход одного твердотельного реле соединен с отрицательным полюсом упомянутого источника тока для электроабразивной обработки изделия, а вход другого твердотельного реле соединен с положительным полюсом упомянутого источника тока для электрохимической правки абразивного токопроводящего инструмента. Предлагаемая конструкция устройства позволяет производить не только электроабразивную и электрохимическую обработку металлического изделия, но и электрохимическую правку абразивного токопроводящего инструмента, что расширяет его технологические возможности.
Недостаток устройства состоит в том, что для периодической электрохимической правки инструмента в качестве катода используется обрабатываемое изделие. В результате износа инструмента его профиль, следовательно, и профиль обрабатываемой детали будет отклоняться от исходного профиля. При последующей правке измененный профиль детали копируется на профиль инструмента. Чем больше количество правок инструмента, тем большее будет накопленная погрешность профиля.
Задача, решаемая полезной моделью, заключается в исключении влияния износа инструмента на его профиль в процессе периодической правки. Для решения поставленной задачи используется устройство, содержащее два источника тока, один из которых используется при электроабразивной обработке металлического изделия, а другой используется при электрохимической правке абразивного токопроводящего инструмента. Устройство оснащено блоком коммутации токов с двумя твердотельными реле для периодической подачи импульсов тока в электрические цепи для электроабразивной обработки металлического изделия и электрохимической правки абразивного токопроводящего инструмента. Устройство содержит блок управления, связанный с упомянутым блоком коммутации токов и снабженный программируемым микроконтроллером, при этом входы твердотельных реле соединены с полюсами упомянутых источников тока, а электрическая цепь для электрохимической правки абразивного токопроводящего инструмента содержит электрод, установленный с зазором относительно инструмента и соединенный с отрицательным полюсом источника тока для электрохимической правки абразивного токопроводящего инструмента. Предлагаемая конструкция устройства позволяет устранить влияние профиля обрабатываемого изделия на профиль инструмента во время его периодических правок. Профиль инструмента при этом будет формироваться профилем электрода, соединенного с отрицательным полюсом источника тока для электрохимической правки абразивного токопроводящего инструмента. Электрод установлен с зазором относительно инструмента и не контактирует с ним механически. Поэтому профиль инструмента будет сохранен при последующих периодических правках вне зависимости от их количества. На фиг. 1 показа схема устройства для электроабразивной обработки металлического изделия с электрохимической правкой абразивного токопроводящего инструмента. Устройство содержит два источника тока. Источник тока 1 используется при электроабразивной обработке металлического изделия 9. Источник тока 2 используется при электрохимической правке абразивного токопроводящего инструмента 8, установленного в инструментальную оправку 7. Блок коммутации токов 3, снабженный двумя твердотельными реле 4 и 5, предназначен для периодической подачи импульсов тока в электрические цепи для электроабразивной обработки металлического изделия и электрохимической правки абразивного токопроводящего инструмента. В зону обработки подается электролит (на рисунке не показан). Блок управления коммутацией токов 10 связан с блоком коммутации 3 и снабжен программируемым микроконтроллером. Вход твердотельного реле 5 соединен с отрицательным полюсом источника тока 1 для электроабразивной обработки металлического изделия 9. Вход твердотельного реле 4 соединен с отрицательным полюсом источника тока 2 для электрохимической правки абразивного токопроводящего инструмента 8 посредством электрода 6, установленного с зазором.
Устройство для электроабразивной обработки металлического изделия с электрохимической правкой абразивного токопроводящего инструмента работает следующим образом. В инструментальную оправку 7 устанавливается абразивный токопроводящий инструмент 8. Блок управления коммутацией токов 10 подает сигнал в соответствии с программой, заложенной в микроконтроллер, на твердотельное реле 5. Замыкаются контакты электрической цепи, в которую входят источник тока 1, обрабатываемое металлическое изделие 9 и абразивный токопроводящий инструмент 8, взаимодействующие с электролитом. Происходит электрохимическое воздействие на деталь 9, в результате которого разрушается поверхностный слой детали, удаляемый абразивным инструментом 8. По окончании процесса электроабразивной обработки твердотельное реле 5 размыкает контакты электрической цепи. Подача тока прекращается. Блок управления коммутацией токов 10 подает сигнал в соответствии с программой, заложенной в микроконтроллер, на твердотельное реле 4. Замыкаются контакты электрической цепи, в которую входят источник тока 2, электрод 6 и абразивный токопроводящий инструмент 8, взаимодействующие с электролитом. Происходит электрохимическое воздействие на инструмент 8, в результате которого происходит его электрохимическая правка. При этом металлическая связка инструмента разрушается, обнажая абразивные зерна. По окончании процесса электрохимической правки абразивного токопроводящего инструмента твердотельное реле 4 размыкает контакты электрической цепи. Подача тока прекращается. Указанные процессы повторяются в соответствии с программой, заложенной в микроконтроллер.
3
2
3
Работоспособность устройства проверяли путем электроабразивной обработки торца детали диаметром 10 мм с периодической электрохимической правкой токопроводящего инструмента. Деталь была изготовлена из стали 08Х18Н10Т. Использовался гравер ЗУБР ЗГ-160ЭК, оснащенный щеточным устройством для подвода электрического тока к цанговой оправке поочередно от двух источников тока напряжением 12 В и 9 В. Обрабатываемое изделие закреплялось с помощью специального изолированного приспособления, оснащенного электрическими клеммами, соединенными с полюсами источников тока. Проводилась электроабразивная обработка детали цилиндрической алмазной головкой диаметром 3 мм на металлической связке. Периодически осуществлялась электрохимическая правка инструмента медным электродом, установленным с зазором 0,1 мм относительно алмазной головки. В зону обработки подавался электролит на водной основе (NaNO - 3%, NaNO - 1%, NaCO - 0,5%). Режимы электроабразивной обработки: число оборотов инструмента в минуту -30000, время обработки - 120 с, напряжение источника тока - 12 В. Режимы электрохимической правки инструмента: число оборотов инструмента в минуту -10000, время правки - 10 с, напряжение источника тока - 9 В. Проведенные испытания подтвердили работоспособность устройства.