Устройство для комбинированной обработки металлических изделий сменными токопроводящими инструментами

Полезная модель относится к области металлообработки, в частности к устройствам для комбинированной обработки металлических изделий сменными токопроводящими инструментами.
Известен способ электроабразивной обработки токопроводящим кругом, включающий электрофизико-химическое 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). Для реализации способа используется устройство, состоящее из источника питания, блока управления симисторами и тиристорами (БУСТ) и реле времени микропроцессорного двухканального УТ24.
Недостаток указанного способа состоит в том, что используется один источник питания, что не позволяет устанавливать индивидуально значения величин рабочего тока и тока правки инструмента.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для электроабразивной обработки, содержащее последовательно соединенные источник тока и блок коммутации токов, выполненный с возможностью подачи с его выхода импульсов тока прямой и обратной полярности в электрическую цепь, образованную обрабатываемым изделием, электролитом и токопроводящим абразивным 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 (патент на полезную модель №172551 от 25.04.2016 г.).
Предлагаемая конструкция устройства позволяет устанавливать индивидуально значения величин рабочего тока и тока правки инструмента за счет применения двух источников тока с разными значениями напряжения и силы тока. Его недостаток состоит в том, что абразивные зерна токопроводящего круга оставляют следы механической обработки на изделии, что ухудшает качество обработанной поверхности.
Для решения поставленной задачи используется устройство для комбинированной обработки металлических изделий сменными токопроводящими инструментами. Оно содержит инструментальную оправку, два источника тока и блок переключения токов, выполненный с возможностью подачи тока в электрическую цепь, образуемую обрабатываемым изделием, электролитом и токопроводящим инструментом. Инструментальная оправка выполнена с возможностью поочередной установки в нее сменных токопроводящих инструментов. Инструменты выполнены в виде абразивного инструмента и электрода. В блоке переключения токов установлены выключатели, обеспечивающие подключение каждого из токопроводящих инструментов к своему источнику тока, при этом источники тока выполнены с возможностью поочередного соединения отрицательным полюсом с инструментальной оправкой, а положительным полюсом соединены с обрабатываемым изделием.
Предлагаемая конструкция устройства позволяет повысить качество обработанной поверхности за счет использования в конце цикла обработки инструмента без абразивных зерен. Удаление обрабатываемого материала происходит только за счет его анодного растворения, что приводит к уменьшению следов предварительной механической абразивной обработки. Режимами электроабразивной и электрохимической обработки можно управлять индивидуально, в том числе за счет использования в каждом процессе своего источника тока с требуемым напряжением и силой тока.
На фиг. 1 показа принципиальная схема устройства.
Устройство содержит два источника тока 1 и блок переключения токов 2. В блоке переключения токов 2 установлены выключатели 3 и 4. В инструментальную оправку 5 поочередно устанавливаются сменные токопроводящие инструменты 6. Один из инструментов выполнен в виде абразивного инструмента, а второй инструмент выполнен в виде электрода. Положительные полюса источников токов 1 соединены с обрабатываемой деталью 7, а отрицательные полюса источников тока 1 соединяются поочередно с инструментальной оправкой 5.
Устройство работает следующим образом. Первоначально в инструментальную оправку 5 устанавливается инструмент 6, выполненный в виде абразивного инструмента. Выключатель 3 замыкает контакты электрической цепи, в которую входят первый источник тока, обрабатываемое изделие 7 и абразивный инструмент 6, взаимодействующие с электролитом. Происходит электрохимическое воздействие на деталь 7, в результате которого разрушается поверхностный слой детали, удаляемый абразивным инструментом 6. По окончании процесса электроабразивной обработки выключатель 3 размыкает контакты. Подача тока прекращается. Инструмент 6 меняется на инструмент, выполненный в виде электрода. Выключатель 4 замыкает контакты электрической цепи, в которую входят второй источник тока, обрабатываемое изделие 7 и электрод 6, взаимодействующие с электролитом. Происходит электрохимическое воздействие на деталь 7, в результате которого разрушается поверхностный слой детали, что приводит к устранению следов предварительной обработки абразивным кругом.
3
2
2
3
Работоспособность устройства проверяли при обработке торца детали диаметром 10 мм, изготовленной из стали 08Х18Н10Т с использованием гравера ЗУБР ЗГ-160ЭК, оснащенного щеточным устройством, для подвода электрического тока к цанговой оправке поочередно от отрицательных полюсов двух источников тока напряжением 12В и 9В. Обрабатываемое изделие закреплялось с помощью специального изолированного приспособления, оснащенного электрическими клеммами, соединенными с положительными полюсами источников тока. Первоначально проводилась электроабразивная обработка детали цилиндрической алмазной головкой диаметром 3 мм. Размер зерна 80-100 мкм. В зону обработки подавался электролит на водной основе (NaNO - 3%, NaNO - 1%, NaCO - 0,5%). Режимы обработки: число оборотов в минуту -30000, время обработки - 120 секунд, напряжение источника тока - 12В. Затем проводилась дополнительная обработка детали электродом, изготовленным из бронзовой проволоки диаметром 2,3 мм. Режимы обработки: число оборотов в минуту - 30000, время обработки - 120 секунд, напряжение источника тока - 9В. Проведенные испытания подтвердили работоспособность устройства.