КАТОД ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
CATHODE FOR ELECTROCHEMICAL MACHINING

Изобретение относится к области металлообработки, а именно к электрохимической обработке крупногабаритных тонкостенных деталей типа тел вращения.
Для обработки поверхностей деталей типа тел вращения используют катоды секционного типа (Орлов В.В., Чугунов Б.Н. / Электрохимическое формообразование - М.: Машиностроение, 1990, с.188-189).
Применение секционных катодов для обработки крупногабаритных деталей проблематично, т.к. конструкция секционного катода получается громоздкой, сложной в изготовлении и эксплуатации.
В качестве прототипа выбран трубчато-контурный катод, рабочий элемент которого повторяет профиль обрабатываемой поверхности и выполнен из токопроводящей (медной иди стальной) трубки. Концы трубки жестко закреплены в корпусе катода («Вестник машиностроения» №11, 1975). В процессе обработки катоду сообщают вращение.
Недостатком этого катода является низкая точность и невысокое качество обработанной поверхности из-за неравномерного съема металла, так как участки, расположенные на более близком расстоянии от оси вращения, обрабатываются быстрее, чем отдаленные, ввиду более длительного времени взаимодействия катода с обрабатываемой поверхностью.
Задачей изобретения является повышение качества обработки за счет достижения равномерного съема металла по всей площади обрабатываемой поверхности.
1
1
n
n
Поставленная задача решается тем, что в катоде для электрохимической обработки, содержащем рабочий элемент, профиль которого повторяет форму обрабатываемой поверхности, установленный на стержне и жестко соединенный с ним, при этом ось симметрии рабочего элемента совпадает с осью вращения стержня, согласно изобретению рабочий элемент в части, повторяющей форму обрабатываемой поверхности, выполнен в виде пластины, ширина которой в любой ее точке соответствует условию: b/V=b/V=const,
1
n
где b, b - ширина пластины в различных точках,
1
n
V, V - линейные скорости в данных точках.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг.1 представлен катод для электрохимической обработки детали полусферической формы в разрезе.
На фиг.2 - катод на фиг.1, вид сверху.
На фиг.3 представлен катод для электрохимической обработки детали конической формы в разрезе.
На фиг 4 - катод на фиг.3, вид сверху.
На фиг 5 представлен катод для электрохимической обработки детали параболической формы в разрезе.
На фиг 6 - катод на фиг.5, вид сверху.
1
1
n
n
Катод для электрохимической обработки состоит из рабочего элемента 1 и стержня 2, жестко соединенных между собой (фиг.1, 3, 5). Ось симметрии рабочего элемента совпадает с осью вращения стержня. Рабочий элемент представляет собой пластину, профиль которой повторяет профиль обрабатываемой поверхности. Ширина рабочей части пластины определена из условия b/V=b/V=const, т.е. отношение ширины рабочей части пластины в любой ее точке к линейной скорости в этой точке есть величина постоянная.
1
1
n
n
1
2
1
2
1
1
1
2
2
2
-1
Пример 1: Для обработки корпусной детали летательного аппарата, выполненной в виде полусферы радиусом Rд=245 мм из алюминиевого сплава АМг6, использовали катод полусферической формы, имеющий радиус Rк=244 мм (фиг.1). Радиус катода определяли как разность между радиусом детали и зазором между катодом и деталью. Материал катода - титановый сплав ОТ-4. Ширину рабочего элемента - пластины рассчитали исходя из условия b/V=b/V=const. Зная, что катод при обработке будет совершать вращение с заданным числом оборотов (2 об/мин), по формуле ω=πn/30, через угловую скорость ω рассчитаем линейную скорость V=ωR для произвольных точек 1, 2 пластины (фиг.2). Точка 1 рабочего элемента имеет радиус вращения R=100 мм, точка 2 - R=210 мм. Угловая скорость рабочего элемента равна ω=(3,14·2/30)=0,21 сек, соответственно линейные скорости точек 1, 2 равны V=21 мм/с, V=44 мм/с. Примем ширину рабочего элемента в точке 1 b=5 мм, из соотношения b/V=b/V рассчитаем b
2
1
2
1
2
b=b·V/V=10,47 мм. Принимаем b=10 мм.
4
3
2
Электрохимическую обработку проводили в 15% водном растворе азотнокислого аммония NHNO при плотности тока 12 А/см. Время обработки 90 мин.
Пример 2: Для обработки корпусной детали летательного аппарата, имеющей форму полого прямого усеченного конуса с Rд max=252 мм и Rд min=150 мм из алюминиевого сплава АМг6 (фиг.3, 4), использовали катод, рабочий элемент которого имеет коническую форму с Rк max=251 мм и Rк min=149 мм. Материал катода - титановый сплав ОТ-4. Часть катода, не повторяющая форму обрабатываемой поверхности, выполнена произвольно и служит для обеспечения жесткости соединения со стержнем и симметрии рабочего элемента относительно оси стержня. Расчет ширины пластины производим аналогично примеру 1. Состав электролита и режимы обработки аналогичны примеру 1.
1
1
n
n
Пример 3. Для обработки детали летательного аппарата, имеющей форму усеченного полого параболоида вращения, изготовленной из алюминиевого сплава АМг6, использовали катод, рабочий элемент которого в части, повторяющей форму обрабатываемой поверхности, выполнен в виде пластины, ширина которой в любой ее точке соответствует условию b/V=b/V=const. (фиг.5, 6). Часть катода, не повторяющая форму обрабатываемой поверхности, выполнена произвольно и служит для обеспечения жесткости соединения со стержнем и симметрии рабочего элемента относительно оси стержня. Размеры детали Rд maх=160 мм и Rд min=120 мм. Размеры катода Rк max=159 мм и Rк min=119 мм. Материал катода - титановый сплав ОТ-4. Состав электролита и режимы обработки аналогичны примеру 1.
Результаты экспериментальной проверки предложенного катода, представленные в таблице, показывают, что его использование понижает шероховатость поверхности и отклонение от формы.
Сравниваемые устройства
Шероховатость поверхности (Ra)
Отклонение от формы, мм
Температура раствора (Т), °С
Устройство по прототипу
2,5
0,06-0,09
20-35
Предлагаемое устройство
2
0,025
20-30