RU2647413C2

RU2647413C2 - Method of electrochemical processing with unshaped electrode tool and devices for its implementation

Info

Publication number: RU2647413C2
Application number: RU2016121993A
Authority: RU
Inventors: Ринат Мияссарович Салахутдинов; Александр Николаевич Зайцев; Сергей Викторович Безруков; Тимофей Владимирович Косарев; Тимур Рашитович Идрисов
Original assignee: Ринат Мияссарович Салахутдинов; Александр Николаевич Зайцев; Сергей Викторович Безруков; Тимофей Владимирович Косарев; Тимур Рашитович Идрисов
Priority date: 2016-06-02
Filing date: 2016-06-02
Publication date: 2018-03-15
Also published as: RU2016121993A

Abstract

FIELD: technological processes.

SUBSTANCE: invention relates to the field of electrochemical processing and can be used to cut narrow curved grooves and slots in parts made of high-strength steels and alloys. In the method, the electrochemical processing is carried out by multi-coordinate movement in several successive transitions by a rotating electrode tool, made in the form of a fixed at both ends long elastic plate of permanent cross-section with a substantially different ratio of overall dimensions in the direction of the symmetry axes rotating around the longitudinal axis. At that, in the method the first transition can be carried out at a constant voltage, at that, the axes of the plate initial and final cognominal cross-sections are turned relative to each other about the longitudinal axis, by a certain angle of shear γ, providing the creation of a screw twisting of the electrode tool. first transition can also be performed on a pulsed voltage, without the plate first twisting at a shear angle of γ=0. At that, voltage pulse or a group of voltage pulses switching phase in each turn of the electrode tool is varied depending on the direction of the supply vector, ensuring the switching of a pulse or a group of pulses at a time, when the axis of symmetry parallel to the long side of the cross section of the electrode tool with the supply vector forms a predetermined angle of ϕ, less than 90 degrees, and switching off the voltage after turning the electrode tool by an angle of 2ϕ from the moment of switching on. At that, further transitions are carried out in the groove previously obtained at the first transition, at that, the voltage pulses are supplied synchronously with the rotation of the electrode tool, but with a pulse switching on phase shift and the pulse switching off phase by 90 degrees relative to the supply velocity vector in the direction of the finally processed groove surface.

EFFECT: providing a larger depth of the cut groove, the possibility of a complex contour cutting with the generatrix variable slope angles.

26 cl, 11 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к области электрохимической обработки (ЭХО), преимущественно прорезке узких криволинейных пазов и щелей в деталях из высокопрочных сталей и сплавов непрофилированным электродом-инструментом в виде стержня, закрепленного с одной стороны, либо пластины, закрепленной с обоих концов, и может быть использовано, например, при изготовлении матриц вырубных штампов и фильер волочильных станов.The invention relates to the field of electrochemical processing (ECHO), mainly cutting narrow curved grooves and slots in parts of high strength steels and alloys with a non-profiled electrode-tool in the form of a rod fixed on one side or a plate fixed on both ends, and can be used, for example, in the manufacture of die cutting dies and drawing dies.

Известен способ проволочной электрохимической резки (патент США №4052274, МКИ² B23P 1/12, 04.10.1977), при котором заготовка и катод устанавливаются противоположно друг другу в ванне с электролитом и между ними пропускается импульсный ток. При этом деталь перемещается относительно электрода-инструмента. В качестве катода используется тонкая проволока, концевые участки которой закреплены в опорном устройстве.A known method of wire electrochemical cutting (US patent No. 4052274, MKI ² B23P 1/12, 10/04/1977), in which the billet and cathode are installed opposite each other in a bath with an electrolyte and a pulse current is passed between them. In this case, the part moves relative to the electrode-tool. A thin wire is used as the cathode, the end sections of which are fixed in the support device.

Недостатком данного способа является то, что он не обеспечивает контроль и управление распределением интенсивности электрохимического растворения по длине электрода-инструмента. Неравномерность в распределении плотности тока может возникнуть вследствие значительных градиентов газонаполнения и температуры электролита. Увеличение паузы между импульсами и сокращение длительности импульсов для снижения градиентов сопряжено с потерей производительности.The disadvantage of this method is that it does not provide control and management of the distribution of the intensity of electrochemical dissolution along the length of the electrode tool. Unevenness in the distribution of current density can occur due to significant gradients of gas filling and electrolyte temperature. Increasing the pause between pulses and reducing the pulse duration to reduce gradients is associated with a loss of performance.

Известен также способ электрохимической обработки поверхности металла в проточном электролите с использованием перемещаемого относительно обрабатываемой поверхности электрода-инструмента, состоящего из элементарных нитевидных электродов (а.с. СССР №1035902, B23H 3/00, 15.05.1986), при котором, с целью повышения качества обработки, снижения расхода электролита и улучшения санитарно-гигиенических условий труда, процесс ведут при плотностях тока 2-8 А/см², скорости перемещения электрода-инструмента 1-40 см/мин, давлении прижима электродом-инструментом 0,05-1 кг/см², нитевидные электроды которого выполнены из углеродного волокнистого материала с удельным электросопротивлением 0,01-0,25 Ом⋅см.There is also known a method of electrochemical processing of a metal surface in a flowing electrolyte using a tool electrode consisting of elementary whisker electrodes moving relative to the machined surface (AS USSR No. 1035902, B23H 3/00, 05/15/1986), in which, in order to increase processing quality, reducing electrolyte consumption and improving sanitary and hygienic working conditions, the process is carried out at current densities of 2-8 A / cm ² , the speed of movement of the electrode tool 1-40 cm / min, the pressure of the pressure electrode tool m 0.05-1 kg / cm ² , the whisker electrodes of which are made of carbon fiber material with a specific electrical resistance of 0.01-0.25 Ohm⋅cm.

Недостатком данного способа является то, что, во-первых, высокое удельное сопротивление материала электрода-инструмента вызовет значительное омическое падение напряжения с соответствующим изменением плотности тока по длине обрабатываемой поверхности; во-вторых, весьма проблематично изготовить такого рода электрод с малым диаметром, например менее 200 мкм; использование малых плотностей тока неприемлемо для целого ряда материалов, т.к. способно вызвать пассивацию и не обеспечивает требуемого качества поверхности и производительности.The disadvantage of this method is that, firstly, the high resistivity of the material of the electrode-tool will cause a significant ohmic voltage drop with a corresponding change in current density along the length of the processed surface; secondly, it is very problematic to make such an electrode with a small diameter, for example, less than 200 microns; the use of low current densities is unacceptable for a number of materials, because able to cause passivation and does not provide the required surface quality and performance.

Известен также способ электрохимической обработки непрофилированным электродом-инструментом, движущимся вдоль своей оси (а.с. СССР №513824, B23P 1/04, 15.05.1976), при котором, с целью повышения точности обработки, на электроде-инструменте создают пленку электролита равномерной толщины, постоянного состава и концентрации путем его извлечения из водного раствора электролита со скоростью 1-20 м/с.There is also known a method of electrochemical treatment with a non-profiled electrode-tool moving along its axis (AS USSR No. 513824, B23P 1/04, 05/15/1976), in which, in order to improve the accuracy of processing, an uniform electrolyte film is created on the electrode-tool thickness, constant composition and concentration by extracting it from an aqueous electrolyte solution at a speed of 1-20 m / s.

Недостатком данного способа является то, что требуется постоянная перемотка электрода-проволоки, который должен иметь значительную длину; для реализации требуется также достаточно сложные механические устройства для натяжения и перемотки проволоки с высокой скоростью. Также весьма сомнительно, что тонкая водная пленка способна обеспечить эффективное обновление межэлектродной среды, весьма возможно, что при относительно большой толщине узкого прорезаемого паза она будет разрушена механически либо вследствие процессов газонаполнения и нагрева.The disadvantage of this method is that it requires constant rewinding of the electrode wire, which should have a considerable length; for implementation also requires sufficiently sophisticated mechanical devices for tensioning and rewinding the wire at high speed. It is also highly doubtful that a thin water film is capable of efficiently updating the interelectrode medium; it is very possible that with a relatively large thickness of a narrow slot to be cut, it will be destroyed mechanically or due to gas filling and heating processes.

Известен также способ электрохимической обработки непрофилированным электродом (патент Японии №54-137196, B23H 7/02, 7/04, 17.04.77 г.), при котором непрофилированный электрод-инструмент (ЭИ) располагают наклонно по отношению к электроду-заготовке (ЭЗ). При этом обработку дугообразного участка конической поверхности ЭЗ производят, начиная с прямолинейного участка конической поверхности. При реализации способа на дугообразных участках поддерживают постоянную ширину паза обработки, обеспечивающую требуемую точность размеров. Для этого ширину паза обработки, соответствующую ей скорость подачи электрода-инструмента для заданной высоты ЭЗ и рабочее напряжение регулируют таким образом, чтобы при скорости обработки дугообразного участка для заданной высоты ЭЗ рабочее напряжение обеспечивало такую же ширину паза обработки, как у прямолинейного участка.There is also known a method of electrochemical processing with a non-profiled electrode (Japanese patent No. 54-137196, B23H 7/02, 7/04, 04/17/77, in which the non-profiled electrode tool (EI) is positioned obliquely with respect to the workpiece electrode (EZ) ) In this case, the processing of the arcuate section of the conical surface of the EZ is performed, starting from the rectilinear section of the conical surface. When implementing the method on the arcuate sections maintain a constant width of the processing groove, providing the required dimensional accuracy. For this, the width of the processing groove, the corresponding feedrate of the electrode-tool for a given height of the EM and the operating voltage are controlled so that, at the processing speed of the arcuate section for a given height of the EM, the working voltage provides the same width of the groove of the processing as in the straight section.

Недостатком данного способа является то, что только изменение скорости подачи ЭИ и изменение напряжения не гарантируют равномерность съема металла по всей длине ЭИ и достижение минимальных боковых зазоров.The disadvantage of this method is that only a change in the feed rate of the EI and a change in voltage do not guarantee the uniformity of metal removal along the entire length of the EI and the achievement of minimum lateral gaps.

Известен также способ электрохимической обработки (патент США №4213834, МКИ³ B23P 1/14, 22.07.1980), при котором процесс осуществляют на импульсном токе с вибрацией электрода-инструмента. При этом подачу импульсов тока осуществляют преимущественно в фазе наибольшего сближения электродов, а подачу ЭИ регулируют путем сравнения с уставкой абсолютной величины второй производной электрического сопротивления МЭП.There is also a method of electrochemical processing (US patent No. 4213834, MKI ³ B23P 1/14, 07/22/1980), in which the process is carried out on a pulsed current with vibration of the electrode-tool. In this case, the supply of current pulses is carried out mainly in the phase of the closest approximation of the electrodes, and the supply of EI is regulated by comparing with the absolute value of the second derivative of the electric resistance of the MEP.

Недостатком данного способа является то, что он не рассматривает такие важнейшие параметры обработки непрофилированным цилиндрическим ЭИ, как частота вращения ЭИ. Не позволяет контролировать и управлять кавитационными процессами и изменением газонаполнения электролита по длине ЭИ. Не содержит функциональных возможностей снижения ширины прорезаемого паза.The disadvantage of this method is that it does not consider such important processing parameters as a non-profiled cylindrical EI, such as the EI rotation frequency. It does not allow to control and manage cavitation processes and changes in gas filling of the electrolyte along the length of EI. Does not contain functionality to reduce the width of the slotted groove.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому способу является способ электрохимической обработки вращающимся стержневым непрофилированным электродом-инструментом, вдоль наружной поверхности которого движется непрерывный поток электролита (а.с. СССР №327752, МКИ² B23P 1/04, 05.07.1976 г.), при котором с целью повышения производительности и точности обработки поток электролита принудительно формируют с помощью насадки-сопла в высокоскоростную струю, соосную электроду. По данному способу скорость движения струи электролита выбирают в зависимости от толщины обрабатываемого изделия, но не менее 5 м/с, также для управления технологическими показателями и изменения ширины реза изменяют диаметр струи, скорость перемещения электрода и напряжение на межэлектродном промежутке.The closest in technical essence and the achieved result to the claimed method is a method of electrochemical treatment with a rotating rod non-profiled electrode-tool, along the outer surface of which a continuous flow of electrolyte moves (as USSR AS No. 327752, MKI ² B23P 1/04, 07/05/1976 g .), in which, with the aim of increasing productivity and processing accuracy, the electrolyte flow is forcibly formed using a nozzle nozzle into a high-speed jet, coaxial to the electrode. According to this method, the velocity of the electrolyte stream is selected depending on the thickness of the workpiece, but not less than 5 m / s, also to control the technological parameters and change the cutting width, the diameter of the stream, the speed of the electrode and the voltage across the electrode gap are changed.

Недостатком данного способа является то, что достижение сплошной струи электролита вокруг электрода-инструмента на длине более 20 мм весьма проблематично, во-вторых, по длине струи неминуемо возникнут градиенты температуры и газонаполнения электролита, снижающие технологические показатели обработки в целом. В способе-прототипе также не решен вопрос снижения конусности или углов наклона стенок прорезаемого паза на входе и выходе электрода-инструмента из межэлектродного промежутка.The disadvantage of this method is that achieving a continuous stream of electrolyte around the electrode-tool over a length of more than 20 mm is very problematic, and secondly, temperature gradients and gas filling of the electrolyte will inevitably arise along the length of the stream, which reduce the processing performance in general. In the prototype method, the issue of reducing the taper or the angle of inclination of the walls of the slot to be cut at the inlet and outlet of the electrode-tool from the interelectrode gap is also not resolved.

Таким образом, известные способы электрохимической обработки не могут обеспечить стабильную и высокопроизводительную электрохимическую прорезку узких пазов и щелей в деталях большой толщины. Так как они не предусматривают действий для эффективной эвакуации продуктов электрохимических реакций и выравнивания физико-химических свойств межэлектродной среды во всем объеме межэлектродного пространства.Thus, the known methods of electrochemical processing cannot provide stable and high-performance electrochemical cutting of narrow grooves and crevices in parts of large thickness. Since they do not provide actions for the effective evacuation of products of electrochemical reactions and the alignment of the physicochemical properties of the interelectrode medium in the entire volume of the interelectrode space.

Известен станок для электрохимической обработки непрофилированным электродом-инструментом (патент Японии №54-146100, B23H 7/02, 08.05.77 г.), который содержит электрод-инструмент, образующий с электродом-заготовкой межэлектродный промежуток (МЭП). МЭП заполняют рабочей жидкостью и пропускают через него электрический ток, осуществляя резание ЭЗ. ЭИ и ЭЗ перемещают относительно друг друга, при этом происходит обработка ЭЗ по заданному контуру. По данному изобретению станок содержит два резервуара с рабочими жидкостями, имеющими относительно высокое и относительно низкое удельное сопротивление, а также третий резервуар со смесью указанных жидкостей, так, чтобы получить жидкость с требуемым удельным сопротивлением. Станок содержит насосы, подключенные к соответствующим резервуарам, и вентиль, который подключен к третьему резервуару и выпускному насосу. Вентиль меняет направление подачи жидкости. Имеется также управляемый по программе регулятор, который управляет насосами, вентилем и изменяет положение ЭЗ.A known machine for electrochemical processing with a non-profiled electrode-tool (Japanese patent No. 54-146100, B23H 7/02, 05/08/77), which contains an electrode-tool, forming an electrode gap (MEP) with the electrode-blank. MEP is filled with a working fluid and an electric current is passed through it, cutting EZ. EI and EZ move relative to each other, while the EZ is processed along a given contour. According to this invention, the machine contains two reservoirs with working fluids having a relatively high and relatively low resistivity, as well as a third reservoir with a mixture of these fluids, so as to obtain a fluid with the desired resistivity. The machine contains pumps connected to the respective tanks, and a valve that is connected to the third tank and the exhaust pump. The valve changes the direction of fluid flow. There is also a program-controlled regulator that controls the pumps, the valve and changes the position of the EZ.

Недостатком данного станка является то, что, во-первых, не решается проблема эффективного обновления межэлектродной среды при прорезке узких и глубоких пазов; во-вторых, высокая стоимость и сложность конструкции; в-третьих, существенно различная скорость обновления межэлектродной среды на входе, в середине и на выходе электролита из прорезаемого паза. Последнее влияет на интенсивность анодного растворения и форму паза.The disadvantage of this machine is that, firstly, the problem of efficiently updating the interelectrode medium when cutting narrow and deep grooves is not solved; secondly, the high cost and complexity of the design; thirdly, a significantly different rate of updating the interelectrode medium at the inlet, in the middle and at the outlet of the electrolyte from the slot to be cut. The latter affects the intensity of the anodic dissolution and the shape of the groove.

Известен также станок для электрохимического вырезания цилиндрическим электродом, содержащий расположенные на станине механизмы перемещения изделия и (или) инструмента, камеру с рабочей головкой-скобой и электродом и систему подачи электролита в рабочую зону (а.с. СССР №342748, МКИ² B23P 1/04, 05.07.76), в котором с целью обеспечения точности обработки путем формирования плотно сомкнутой струи электролита рабочая головка снабжена коноидальным насадком, внутри которого, по его оси, размещен электрод-инструмент. Для обеспечения соосности струи электролита и электрода он снабжен системой взаимной центровки направляющего сопла и электрода, выполненной в виде подвижных верхней и нижней опор электрода, несущих установленные конусы и механизмы регулировки. При этом механизм регулировки выполнен в виде постоянно поджатых к установочным винтам подпружиненных рычагов с прорезями, сквозь которые пропущен электрод.Also known is a machine for electrochemical cutting with a cylindrical electrode, containing mechanisms for moving the product and (or) tool located on the bed, a chamber with a working head-bracket and electrode and a system for supplying electrolyte to the working area (AS USSR No. 342748, MKI ² B23P 1 / 04, 05.07.76), in which, in order to ensure the accuracy of processing by forming a tightly closed electrolyte jet, the working head is equipped with a conoidal nozzle, inside of which, along its axis, an electrode-tool is placed. To ensure coaxiality of the electrolyte stream and the electrode, it is equipped with a mutual alignment system of the guide nozzle and the electrode, made in the form of movable upper and lower electrode supports, bearing mounted cones and adjustment mechanisms. In this case, the adjustment mechanism is made in the form of spring-loaded levers with slots constantly pressed to the set screws through which an electrode is passed.

Недостатком данного станка является то, что формируемая в рабочей головке струя электролита сохраняет свою сплошность на относительно небольшой длине, что не позволяет обеспечить эффективную эвакуацию продуктов электрохимических реакций при толщине паза более 20 мм и не позволяет прорезать узкие (менее 0,5 мм) пазы.The disadvantage of this machine is that the electrolyte stream formed in the working head retains its continuity over a relatively short length, which does not allow for efficient evacuation of products of electrochemical reactions with a groove thickness of more than 20 mm and does not allow to cut narrow (less than 0.5 mm) grooves.

Известна инструментальная головка для электрохимической обработки непрофилированным электродом-инструментом, содержащая два кронштейна и сопло для формирования струи электролита (а.с. СССР №621521, МКИ² B23P 1/04, 30.08.78), в которой, с целью исключения пульсаций и разбрызгивания струи электролита, выходной торец сопла выполнен в виде расходящегося конуса, а на нижнем кронштейне размещена камера с отверстиями для входа и выхода электролита, причем входное отверстие равно 1,2-2,0 диаметра струи, и расположенное на боковой стенке камеры выходное отверстие, обеспечивающее неполное ее заполнение электролитом.Known tool head for electrochemical treatment with a non-profiled electrode-tool, containing two brackets and a nozzle for forming an electrolyte jet (AS USSR No. 621521, MKI ² B23P 1/04, 08/30/78), in which, in order to exclude ripples and spatter the electrolyte stream, the nozzle exit end face is made in the form of a diverging cone, and a chamber with holes for the inlet and outlet of the electrolyte is placed on the lower bracket, the inlet opening being 1.2-2.0 of the jet diameter, and the outlet hole located on the side wall of the chamber stie, providing her the incomplete filling of electrolyte.

Недостатком данного устройства является то, что сопло, формирующее струю электролита, не позволяет обеспечить эффективную эвакуацию продуктов электрохимических реакций по всей длине электрода-инструмента, в особенности при прорезке узких и глубоких пазов.The disadvantage of this device is that the nozzle forming the electrolyte stream does not allow for the efficient evacuation of products of electrochemical reactions along the entire length of the tool electrode, especially when cutting narrow and deep grooves.

Известен электрохимический станок для фасонного вырезания электродом-проволокой или стержнем, содержащий систему подачи электролита, источник постоянного тока, расположенные на станине механизмы продольного и поперечного перемещения стола с заготовкой, смонтированную внутри рабочей камеры рабочую головку в форме скобы с двумя взаимоцентрируемыми опорами, предназначенными для крепления электрода-инструмента. Верхняя опора с конусоидальным или конически сходящимся соплом формирует струю электролита соосно с электродом-инструментом. В нижней опоре вращением шестерни-валика регулируется натяжение электрода-инструмента. Рабочая головка, закрепляемая на вертикальной части станины, обеспечивает установку электрода-инструмента перпендикулярно или под углом не менее 75° относительно рабочей плоскости стола (Электрохимический станок модели МА4429. Электрофизические и электрохимические станки. Каталог отечественных станков. М., НИИМАШ, 1969 г.).Known electrochemical machine for shaped cutting with an electrode wire or rod, containing an electrolyte supply system, a direct current source, mechanisms for longitudinal and transverse movement of the table with the workpiece located on the bed, a working head mounted inside the working chamber in the form of a bracket with two mutually centered supports intended for fastening electrode tool. The upper support with a cone-shaped or conically converging nozzle forms an electrolyte stream coaxially with the electrode-tool. In the lower support, the rotation of the pinion-roller adjusts the tension of the electrode-tool. The working head, mounted on the vertical part of the bed, provides the installation of the electrode tool perpendicularly or at an angle of at least 75 ° relative to the working plane of the table (Electrochemical machine model MA4429. Electrophysical and electrochemical machines. Catalog of domestic machines. M., NIIMASH, 1969) .

Данный станок является наиболее близким к заявляемому и принят нами в качестве прототипа.This machine is the closest to the claimed and adopted by us as a prototype.

Недостатком данного станка является то, что формируемая в рабочей головке струя электролита не позволяет обеспечить эффективную эвакуацию шлама при толщине заготовки более 20 мм. Нераздвижная скоба и отсутствие механизма изменения угла наклона продольной оси электрода-инструмента относительно рабочей плоскости стола в процессе вырезки ограничивает технологические возможности станка. Кроме того, отсутствует возможность непрерывной регулировки натяжения электрода-инструмента, устраняющей искривление его оси под действием сил, возникающих в межэлектродном промежутке, изменение его температуры или угла закрутки.The disadvantage of this machine is that the electrolyte stream formed in the working head does not allow for efficient evacuation of sludge with a workpiece thickness of more than 20 mm. The non-sliding bracket and the absence of a mechanism for changing the angle of inclination of the longitudinal axis of the electrode-tool relative to the working plane of the table during the cutting process limits the technological capabilities of the machine. In addition, there is no possibility of continuous adjustment of the tension of the electrode-tool, eliminating the curvature of its axis under the action of forces arising in the interelectrode gap, a change in its temperature or twist angle.

Известен генератор униполярных импульсов для электрохимической обработки (патент РФ №2203785, B23H 1/02, B23H 3/02, 10.05.2003), состоящий из однофазного трансформатора, первичная обмотка которого подключена к сетевому напряжению, вторичная силовая обмотка через силовой тиристор связана с межэлектродным промежутком, шунтированным диодом в обратном направлении. Параллельно силовому тиристору через коммутирующий тиристор подключена LC-цепь из последовательно соединенных конденсатора и индуктивности. Параллельно LC-цепи подключены перезарядная обмотка трансформатора через перезарядный тиристор и цепь из двух равных, включенных встречно-последовательно, перезарядной и коммутационной обмоток трансформатора через шунтирующий тиристор. Такой генератор может формировать один или два импульса синхронно с частотой сети с наклонной вершиной импульса, причем амплитуда импульса регулируется путем смещения фазы импульса.A known unipolar pulse generator for electrochemical processing (RF patent No. 2203785, B23H 1/02, B23H 3/02, 05/10/2003), consisting of a single-phase transformer, the primary winding of which is connected to the mains voltage, the secondary power winding through a power thyristor is connected to the interelectrode gap, shunted by the diode in the opposite direction. In parallel to the power thyristor, an LC circuit from a series-connected capacitor and inductance is connected through a switching thyristor. In parallel with the LC circuit, a transformer recharge winding is connected through a recharge thyristor and a two equal circuit connected in opposite-series, recharge and commutation transformer windings through a shunt thyristor. Such a generator can generate one or two pulses synchronously with the frequency of the network with an inclined peak of the pulse, and the amplitude of the pulse is controlled by shifting the phase of the pulse.

Недостатком аналога являются ограниченные функциональные возможности, обусловленные отсутствием регулирования длительности и фазы импульса. Кроме того, генератор не способен работать как в режиме постоянного напряжения, так и в режиме импульсного тока с хорошей стабилизацией напряжения.The disadvantage of the analogue is limited functionality due to the lack of regulation of the duration and phase of the pulse. In addition, the generator is not able to work both in constant voltage mode and in pulse current mode with good voltage stabilization.

Известен источник питания, содержащий стабилизированный источник напряжения и электронный ключ («Физико-химические методы обработки в производстве газотурбинных двигателей» по редакцией Б.П. Савушкина, М. 2002 г. с. 30).A known power source containing a stabilized voltage source and an electronic key ("Physicochemical processing methods in the production of gas turbine engines" edited by B.P. Savushkin, M. 2002, p. 30).

Данный источник питания является наиболее близким к заявляемому и принят нами в качестве прототипа.This power source is the closest to the claimed and adopted by us as a prototype.

Недостатком прототипа являются ограниченные функциональные возможности, обусловленные отсутствием регулирования длительности и фазы импульса.The disadvantage of the prototype is the limited functionality due to the lack of regulation of the duration and phase of the pulse.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является расширение функциональных возможностей, повышение точности обработки и качества поверхности.The task to which the invention is directed is the expansion of functionality, improving the accuracy of processing and surface quality.

Техническим результатом является обеспечение большой глубины прорезаемого паза, возможность сложноконтурной вырезки с переменными углами наклона образующей.The technical result is the provision of a large depth of the slotted groove, the possibility of complex contour cutting with variable angles of inclination of the generatrix.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается способом электрохимической обработки вращающимся непрофилированным электродом-инструментом, включающим подачу электролита в зону обработки через сопло, по которому, согласно изобретению, обработку осуществляют многокоординатным перемещением в несколько последовательных переходов электродом-инструментом, выполненным в виде закрепленной с обоих концов длинной упругой пластины постоянного поперечного сечения с существенно различным соотношением габаритных размеров в направлении осей симметрии, вращающихся вокруг продольной оси, причем первый переход осуществляют на постоянном напряжении, при этом оси начального и конечного одноименных поперечных сечений пластины повернуты относительно друг друга, вокруг продольной оси, на определенный угол сдвига γ, обеспечивая создание винтовой закрутки электрода-инструмента, причем последующие переходы осуществляют в пазе, предварительно полученном на первом переходе, при этом импульсы напряжения подают синхронно с вращением электрода-инструмента, так же как и при прорезке паза на импульсном напряжении, но со смещением фазы включения импульса и фазы выключения импульса на 90 градусов относительно вектора скорости подачи в направлении к обрабатываемой начисто поверхности паза.The problem is solved, and the technical result is achieved by the method of electrochemical treatment with a rotating non-profiled electrode-tool, including the supply of electrolyte to the treatment zone through a nozzle, according to which, according to the invention, the processing is carried out by multi-axis movement in several successive transitions by the electrode-tool, made in the form fixed from both ends of a long elastic plate of constant cross section with a significantly different ratio of overall dimensions in the direction of the axes of symmetry rotating around the longitudinal axis, the first transition being carried out at constant voltage, while the axis of the initial and final cross sections of the same name of the plate are rotated relative to each other, around the longitudinal axis, by a certain angle of shift γ, ensuring the creation of a helical twist of the electrode tool, and subsequent transitions are carried out in the groove previously obtained at the first transition, while voltage pulses are supplied synchronously with the rotation of the electrode-tool, also ak and recessing groove on the pulse voltage, but with an offset phase switching pulse and the phase of the pulse by 90 degrees with respect to the feed rate of the vector in the direction toward the surface of the slot machined clean.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается также способом электрохимической обработки вращающимся непрофилированным электродом-инструментом, включающим подачу электролита в зону обработки через сопло, по которому, согласно изобретению, обработку осуществляют многокоординатным перемещением в несколько последовательных переходов электродом-инструментом, выполненным в виде закрепленной с обоих концов длинной упругой пластины постоянного поперечного сечения с существенно различным соотношением габаритных размеров в направлении осей симметрии, вращающихся вокруг продольной оси, первый переход осуществляют на импульсном напряжении, без предварительной закрутки пластины при угле сдвига γ=0, при этом изменяют фазу включения импульса напряжения или группы импульсов напряжения в каждом обороте электрода-инструмента в зависимости от направления вектора подачи таким образом, что включение импульса или группы импульсов осуществляют в момент, когда ось симметрии, параллельная длинной стороне поперечного сечения электрода-инструмента, образует с вектором подачи заданный угол ϕ, меньший 90 градусов, а выключают напряжение после поворота электрода-инструмента на угол 2ϕ от момента включения, причем последующие переходы осуществляют в пазе, предварительно полученном на первом переходе, при этом импульсы напряжения подают синхронно с вращением электрода-инструмента, так же как и при прорезке паза на импульсном напряжении, но со смещением фазы включения импульса и фазы выключения импульса на 90 градусов относительно вектора скорости подачи в направлении к обрабатываемой начисто поверхности паза.The problem is solved, and the technical result is also achieved by the method of electrochemical treatment with a rotating non-profiled electrode-tool, including the supply of electrolyte to the treatment zone through a nozzle, according to which, according to the invention, the processing is carried out by multi-axis movement in several successive transitions by the electrode-tool, made in the form of fixed with both ends of a long elastic plate of constant cross section with a significantly different ratio of overall p of measurements in the direction of the axis of symmetry, rotating around the longitudinal axis, the first transition is carried out at a pulse voltage, without first twisting the plate at a shear angle γ = 0, while changing the phase of the voltage pulse or group of voltage pulses in each revolution of the electrode-tool, depending on the direction supply vectors so that the inclusion of a pulse or group of pulses is carried out at the moment when the axis of symmetry parallel to the long side of the cross section of the electrode-tool forms by the feed vector, the predetermined angle ϕ is less than 90 degrees, and the voltage is turned off after turning the tool electrode by an angle of 2ϕ from the moment of switching on, and subsequent transitions are carried out in the groove previously obtained at the first transition, while voltage pulses are supplied synchronously with the rotation of the electrode tool, as well as when cutting a groove at a pulsed voltage, but with a shift of the pulse on and phase off phases by 90 degrees relative to the feedrate velocity vector towards the machined surface ited groove.

Кроме того, согласно изобретению, могут изменять ширину прорезаемого паза, регулируя угол включения импульса напряжения ϕ, так как при увеличении угла включения импульса напряжения ϕ ширина паза b увеличивается, а при уменьшении угла включения импульса напряжения ϕ ширина паза b уменьшается.In addition, according to the invention, they can change the width of the slot to be cut by adjusting the angle of the voltage pulse ϕ, since as the angle of the voltage pulse ϕ increases, the width of the groove b increases, and when the angle of the voltage pulse ϕ decreases, the groove width b decreases.

Кроме того, согласно изобретению, в случае уменьшения ширины паза до величины длинной стороны поперечного сечения электрода-инструмента при возникновении контакта электрода-инструмента и заготовки приостанавливают подачу электрода-инструмента на период оборота.In addition, according to the invention, in the case of reducing the width of the groove to the length of the long side of the cross section of the electrode-tool when a contact occurs between the electrode-tool and the workpiece, the supply of the electrode-tool is stopped for a period of revolution.

Кроме того, согласно изобретению, частоту вращения и угол закрутки могут изменять таким образом, что с увеличением толщины детали уменьшают закрутку и увеличивают число оборотов, не переходя порога возникновения кавитации в межэлектродном пространстве по всей длине электрода-инструмента, а при уменьшении толщины детали увеличивают закрутку и уменьшают частоту вращения, обеспечивая при этом достаточные условия эвакуации продуктов электрохимических реакций из межэлектродного пространства и не допуская критического увеличения газонаполнения или вскипания электролита.In addition, according to the invention, the rotation frequency and the twist angle can be changed in such a way that, with an increase in the thickness of the part, the twist and the number of revolutions are increased without exceeding the threshold for cavitation in the interelectrode space along the entire length of the tool electrode, and with a decrease in the thickness of the part, the twist is increased and reduce the rotational speed, while providing sufficient conditions for the evacuation of products of electrochemical reactions from the interelectrode space and preventing a critical increase in the lawn olneniya electrolyte or effervescence.

Кроме того, согласно изобретению, возникновение кавитации в межэлектродном пространстве могут контролировать по резкому, выше эмпирически определенной уставки, возрастанию электрического сопротивления межэлектродного промежутка по переднему фронту импульса.In addition, according to the invention, the occurrence of cavitation in the interelectrode space can be controlled by a sharp, higher than an empirically determined setting, increase in the electrical resistance of the interelectrode gap along the leading edge of the pulse.

Кроме того, согласно изобретению, критическое увеличение газонаполнения электролита могут контролировать по резкому, выше эмпирически определенной уставки, возрастанию электрического сопротивления межэлектродного промежутка по заднему фронту импульса.In addition, according to the invention, a critical increase in gas filling of the electrolyte can be controlled by a sharp, higher than an empirically determined set point, increase in electrical resistance of the interelectrode gap along the trailing edge of the pulse.

Кроме того, согласно изобретению, при вырезке деталей с наклонной образующей для получения заданного размера детали наклон оси электрода-инструмента могут корректировать в соответствии с величиной и знаком разности скоростей векторов подачи электрода-инструмента в его начальном и конечном сечении, таким образом, что при положительной величине разности скоростей векторов подачи наклон оси электрода инструмента по отношению к вертикальной оси станка увеличивают, а при отрицательной - уменьшают.In addition, according to the invention, when cutting parts with an inclined generatrix to obtain a given part size, the axis inclination of the electrode of the tool can be adjusted in accordance with the magnitude and sign of the difference in the velocities of the feed vectors of the electrode of the tool in its initial and final section, so that with a positive the magnitude of the difference in the velocities of the supply vectors, the slope of the axis of the electrode of the tool with respect to the vertical axis of the machine is increased, and if negative - reduced.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается также станком для электрохимической обработки непрофилированным электродом-инструментом, содержащим систему подачи электролита, источник питания, станину с расположенным на ней механизмом перемещения обрабатываемой детали, рабочую камеру и рабочую головку - скобу, несущую две взаимоцентрируемые опоры для закрепления электрода-инструмента, из которых верхняя с насадкой-соплом, обеспечивающим соосность струи электролита и электрода-инструмента, а нижняя с механизмом, регулирующим его натяжение, согласно изобретению электрод-инструмент выполнен в виде закрепленной с обоих концов упругой пластины постоянного поперечного сечения с существенно различным соотношением габаритных размеров в направлении осей симметрии, опоры для закрепления электрода-инструмента выполнены с возможностью синхронного и/или/ независимого вращения от отдельных приводов, а верхняя часть рабочей головки - полускоба выполнена с возможностью переустановки и/или/ осуществления рабочей подачи в направлении продольной оси электрода-инструмента от отдельного привода.The problem is solved, and the technical result is also achieved by a machine for electrochemical processing with a non-profiled electrode-tool containing an electrolyte supply system, a power source, a bed with a mechanism for moving the workpiece located on it, a working chamber and a working head - a bracket that carries two mutually centered supports for fixing tool electrode, of which the top with a nozzle nozzle, ensuring the alignment of the electrolyte stream and the electrode tool, and the bottom with a mechanism, according to the invention, the electrode-tool is made in the form of a fixed cross-sectional elastic plate fixed at both ends with a substantially different ratio of overall dimensions in the direction of the axis of symmetry, the supports for fixing the electrode-tool are capable of synchronous and / or / independent rotation from individual drives, and the upper part of the working head is a half-bracket made with the possibility of reinstalling and / or / carrying out the working feed in the direction of the longitudinal axis of the electric ode-tool from a separate drive.

Кроме того, согласно изобретению, механизм перемещения обрабатываемой детали содержит приводимый двухкоординатным планарным сервомотором стол в виде двух разнесенных опорных планок.In addition, according to the invention, the movement mechanism of the workpiece contains a table driven by a two-axis planar servomotor in the form of two spaced support strips.

Кроме того, согласно изобретению, рабочая головка - скоба смонтирована на карданной подвеске с возможностью осуществления независимого наклона продольной оси электрода-инструмента в двух взаимно-перпендикулярных плоскостях, при этом единый центр поворотов расположен на уровне рабочей поверхности опорных планок стола.In addition, according to the invention, the working head - the bracket is mounted on a gimbal suspension with the possibility of independent tilt of the longitudinal axis of the electrode-tool in two mutually perpendicular planes, with a single center of rotation located at the level of the working surface of the table support strips.

Кроме того, согласно изобретению, в качестве двигателей привода вращения опор для закрепления электрода-инструмента могут быть использованы малоинерционные серводвигатели, с возможностью контроля углов закручивания электрода-инструмента и ограничения возникающего крутящего момента на валу двигателей.In addition, according to the invention, low-inertia servomotors can be used as motors for supporting the rotation of bearings for securing the tool electrode, with the possibility of controlling the torsion angles of the tool electrode and limiting the occurring torque on the motor shaft.

Кроме того, согласно изобретению, электрическая изоляция и кинематическая связь двигателей с опорами для закрепления электрода-инструмента может быть обеспечена зубчато-ременной передачей.In addition, according to the invention, the electrical insulation and kinematic connection of the engines with supports for fixing the electrode-tool can be provided by a gear-belt transmission.

Кроме того, согласно изобретению, электрическая изоляция и центрация опор для закрепления электрода-инструмента может быть обеспечена попарно с дуплексированными радиально-упорными подшипниками с керамическими телами качения с возможностью компенсации биения опор при закреплении электрода-инструмента.In addition, according to the invention, electrical insulation and centering of the supports for securing the electrode-tool can be provided in pairs with duplexed angular contact bearings with ceramic rolling bodies with the possibility of compensating for the runout of the supports when fixing the electrode-tool.

Кроме того, согласно изобретению, контактные кольца токоподвода могут быть смонтированы на каждой опоре для закрепления электрода-инструмента.In addition, according to the invention, the contact rings of the current supply can be mounted on each support for fixing the electrode-tool.

Кроме того, согласно изобретению, механизм натяжения электрода-инструмента нижней опоры может быть оснащен электромеханическим приводом и датчиком контроля усилия натяжения.In addition, according to the invention, the mechanism of tension of the electrode-tool of the lower support can be equipped with an electromechanical drive and a sensor for monitoring the tension force.

Кроме того, согласно изобретению, подвод электролита к верхней опоре может быть обеспечен с помощью поворотной муфты.In addition, according to the invention, the supply of electrolyte to the upper support can be provided using a rotary coupling.

Кроме того, согласно изобретению, для защиты нижней опоры от проникновения электролита подают сжатый воздух с помощью поворотной муфты.In addition, according to the invention, in order to protect the lower support from penetration of the electrolyte, compressed air is supplied by means of a rotary coupling.

Кроме того, согласно изобретению, продольная ось электрода-инструмента может не совпадать и с параллельной ей осью вращения.In addition, according to the invention, the longitudinal axis of the electrode-tool may not coincide with a parallel axis of rotation.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается также источником питания станка для электрохимической обработки вращающимся непрофилированным электродом-инструментом, содержащим стабилизированный источник напряжения и электронный ключ, который, согласно изобретению, содержит быстродействующий аналого-цифровой преобразователь и схему коррекции уставки напряжения, совмещающую функцию управления ключом, причем входы аналого-цифрового преобразователя подключены непосредственно нагрузке, а выход - ко входу схемы коррекции уставки напряжения, при этом выходы схемы коррекции уставки напряжения подключены ко входу управляемого источника стабилизированного напряжения, к входу управления ключом и к входу запуска измерения аналого-цифрового преобразователя.The problem is solved, and the technical result is also achieved by the power source of the machine for electrochemical processing with a rotating non-profiled electrode tool containing a stabilized voltage source and an electronic switch, which, according to the invention, contains a high-speed analog-to-digital converter and a voltage setting correction circuit combining the key control function moreover, the inputs of the analog-to-digital converter are connected directly to the load, and the output to the input of the circuit to rrektsii voltage setting, the outputs of the voltage setting correction circuit connected to the input of a controlled source of stabilized voltage input to the key management and to the input of the measurement start analog-to-digital converter.

Существо изобретения поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг. 1 показаны осциллограммы изменения тока и напряжения на межэлектродном промежутке с выбросом напряжения по переднему фронту импульса.In FIG. Figure 1 shows the waveforms of changes in current and voltage on the interelectrode gap with a surge of voltage along the leading edge of the pulse.

На фиг. 2 показаны осциллограммы изменения тока и напряжения на межэлектродном промежутке с выбросом напряжения по заднему фронту импульса.In FIG. Figure 2 shows the waveforms of changes in current and voltage on the interelectrode gap with a surge of voltage along the trailing edge of the pulse.

На фиг. 3 представлена схема прорезки паза на постоянном токе со смещением (относительным поворотом) начального и конечного поперечного сечений электрода-инструмента.In FIG. 3 shows a direct-current groove slotting circuit with a displacement (relative rotation) of the initial and final cross sections of the tool electrode.

На фиг. 4 представлена схема прорезки паза без смещения начального и конечного сечений (без закрутки пластины) с включением импульса рабочего напряжения, осуществляется в фазе зависящей от направления вектора скорости перемещения электрода V.In FIG. Figure 4 shows the groove slotting scheme without shifting the initial and final sections (without twisting the plate) with the inclusion of the operating voltage pulse, carried out in a phase depending on the direction of the electrode's velocity vector V.

На фиг. 5 представлена схема осуществления прорезки паза в импульсном режиме.In FIG. 5 shows a diagram of the implementation of groove cutting in a pulsed mode.

На фиг. 6 представлена схема осуществления второго прохода в предварительно прорезанном пазе.In FIG. 6 is a diagram of a second passage in a pre-cut groove.

На фиг. 7 изображен общий вид станка.In FIG. 7 shows a general view of the machine.

На фиг. 8 изображена верхняя опора электрода-инструмента.In FIG. 8 shows the upper support of the electrode-tool.

На фиг. 9 изображена нижняя опора электрода-инструмента.In FIG. 9 shows the lower support of the electrode-tool.

На фиг. 10 изображена схема источника питания.In FIG. 10 shows a diagram of a power source.

На фиг. 11 изображена схема электронного ключа.In FIG. 11 shows a schematic of an electronic key.

Сущность способа состоит в следующем.The essence of the method is as follows.

Для обеспечения точности обработки необходимо обеспечить стабильность свойств межэлектродной среды по длине МЭП, которая может быть вызвана увеличением газонаполнения или вскипанием электролита, либо возникновением кавитационных полостей.To ensure the accuracy of processing, it is necessary to ensure the stability of the properties of the interelectrode medium along the length of the MEP, which can be caused by an increase in gas filling or boiling of the electrolyte, or the appearance of cavitation cavities.

Кавитационные явления возникают по причинам, связанным с характером движения потока электролита на участках МЭП, имеющих малые радиусами кривизны обтекаемых поверхностей при относительно высоких скоростях движения жидкости. Например, это возможно при высокой частоте вращения электрода-инструмента, либо высоком входном давлении и большом МЭЗ и т.д. Кавитационные полости (каверны) заполнены парами электролита и газом и, как правило, возникают до подачи импульса тока, на относительно больших зазорах. С уменьшением скорости относительного движения электролита, например, за счет уменьшения МЭЗ, уменьшения входного давления и т.п. действиям - кавитационные полости могут исчезнуть. Их появление приводит к увеличению электрического сопротивления МЭП, которое может быть зарегистрировано в результате анализа формы импульсов тока и напряжения на МЭП. Так, например, возникновение кавитации контролируют по резкому, выше эмпирически определенной уставке - R_cav, возрастанию электрического сопротивления межэлектродного промежутка по переднему фронту импульса (фиг. 1). В качестве уставки R_cav может быть принято электрическое сопротивление МЭП на переднем фронте импульса при малых скоростях прокачки электролита. Т.е. на скоростях прокачки, на которых изменение скорости не влияет на сопротивление МЭП по переднему фронту импульса. При этом следует учитывать, что измерение сопротивления МЭП производится после завершения переходных электрических процессов в силовой электрической цепи источника питания. При прорезке пазов в деталях постоянной толщины угол наклона винтовой линии устанавливают таким, чтобы обеспечить угол наклона продольных рисок на боковой поверхности к оси электрода-инструмента в диапазоне 50…70 градусов.Cavitation phenomena arise for reasons related to the nature of the movement of the electrolyte flow in the MEP sections having small radii of curvature of the streamlined surfaces at relatively high fluid velocities. For example, this is possible with a high frequency of rotation of the electrode-tool, or a high inlet pressure and a large MEZ, etc. Cavitation cavities (cavities) are filled with electrolyte vapors and gas and, as a rule, arise before a current pulse is applied, at relatively large gaps. With a decrease in the rate of relative movement of the electrolyte, for example, by reducing the MEZ, reducing the inlet pressure, etc. action - cavitation cavities may disappear. Their appearance leads to an increase in the electrical resistance of the MEA, which can be detected by analyzing the shape of the current pulses and the voltage on the MEA. So, for example, the occurrence of cavitation is controlled by a sharp, higher empirically determined setpoint - R _cav , by an increase in the electrical resistance of the interelectrode gap along the leading edge of the pulse (Fig. 1). As the setting R _cav , the electric resistance of the MEP at the leading _{edge of the} pulse at low electrolyte pumping rates can be taken. Those. at pumping speeds at which the change in speed does not affect the MEP resistance along the leading edge of the pulse. It should be borne in mind that the measurement of the MEP resistance is performed after the completion of transient electrical processes in the power circuit of the power source. When cutting grooves in parts of constant thickness, the angle of inclination of the helical line is set so as to ensure the angle of inclination of the longitudinal patterns on the side surface to the axis of the electrode-tool in the range of 50 ... 70 degrees.

Повышение газонаполнения или вскипание электролита является следствием прохождения тока через электролит в МЭП. Интенсивность этих процессов возрастает в стадии увеличения МЭЗ. Следствием их также является повышение электрического сопротивления МЭП, которое может быть зарегистрировано в результате анализа формы импульсов тока и напряжения на МЭП. Так, например, возникновение предельного газонаполнения и вскипание электролита контролируют по резкому, выше эмпирически определенной уставки R_ags, возрастанию электрического сопротивления межэлектродного промежутка по заднему фронту импульса (фиг. 2).An increase in gas filling or boiling of an electrolyte is a consequence of the passage of current through the electrolyte in the MEP. The intensity of these processes increases at the stage of an increase in the MEZ. Their consequence is also an increase in the electrical resistance of the MEA, which can be detected by analyzing the shape of the current pulses and the voltage on the MEA. So, for example, the occurrence of the limiting gas filling and boiling of the electrolyte is controlled by a sharp, higher than the empirically determined setting R _ags , an increase in the electrical resistance of the interelectrode gap along the trailing edge of the pulse (Fig. 2).

Таким образом, ограничение угла наклона винтовой линии и ограничение наибольшей частоты вращения ЭИ и минимальной величины МЭЗ (определяемой скоростью подачи) может быть определено по косвенному параметру - электрическому сопротивлению МЭП на переднем и заднем фронтах импульса. При этом процесс обработки ведут на оптимальном угле наклона винтовой линии рисок, максимально возможной скорости подачи и частоте вращения ЭИ, при которых не возникает значений электрического сопротивления МЭП по переднему и заднему фронтам импульсов, превышающих заданные. В качестве уставки может быть принято сопротивление МЭП, при котором рабочий ток снижается более чем на 80%, что соответствует предельно допустимой величине газонаполнения МЭП.Thus, the limitation of the helix inclination angle and the limitation of the highest EI rotation frequency and the minimum MEZ (determined by the feed rate) can be determined by an indirect parameter - the electric resistance of the MEA at the leading and trailing edges of the pulse. In this case, the processing process is carried out at the optimum angle of inclination of the helix of the risks, the maximum possible feed rate and the frequency of rotation of the EI, at which there are no values of the electric resistance of the MEP along the leading and trailing edges of the pulses exceeding the specified ones. The MEP resistance can be taken as the setting, at which the operating current decreases by more than 80%, which corresponds to the maximum permissible gas filling of the MEP.

В ряде случаев может оказаться удобным использовать не абсолютные значения уставок сопротивления, а относительные эквивалентов, например, отношения сопротивлений по переднему (заднему) фронту к минимальному сопротивлению МЭП в импульсе.In some cases, it may turn out to be convenient to use not the absolute values of the resistance settings, but relative equivalents, for example, the ratio of the resistances along the leading (trailing) edge to the minimum MEP resistance in a pulse.

При осуществлении прорезки паза в режиме постоянного рабочего напряжения (фиг. 3) начальное и конечное поперечные сечения электрода-инструмента, выполненного в виде пластины, поворачиваются относительно друг друга на угол γ, обеспечивая винтовую закрутку пластины. Электролит подается вдоль продольной оси электрода-инструмента, после чего запускают вращение электрода-инструмента, подают постоянное рабочее напряжение и перемещают электрод-инструмент по заданной траектории с заданной скоростью. Наличие винтовой закрутки пластины способствует более интенсивному движению электролита вдоль оси электрода-инструмента, за счет чего улучшаются условия эвакуации продуктов растворения из межэлектродного промежутка. В процессе обработки значение угла закрутки γ может оперативно изменяться для коррекции гидродинамических условий среды межэлектродного промежутка, например, при изменении толщины прорезаемой заготовки.When grooving a groove in the constant operating voltage mode (Fig. 3), the initial and final cross sections of the electrode-tool, made in the form of a plate, are rotated relative to each other by an angle γ, providing screw twist of the plate. The electrolyte is supplied along the longitudinal axis of the electrode-tool, after which the rotation of the electrode-tool is started, a constant operating voltage is applied and the electrode-tool is moved along a predetermined path with a given speed. The presence of a screw twist of the plate contributes to a more intensive movement of the electrolyte along the axis of the electrode-tool, due to which the conditions for the evacuation of dissolution products from the interelectrode gap are improved. During processing, the value of the twist angle γ can be rapidly changed to correct the hydrodynamic conditions of the environment of the interelectrode gap, for example, when the thickness of the cut workpiece is changed.

При осуществлении прорезки паза в импульсном режиме (фиг. 4) подача импульса рабочего напряжения осуществляется синхронно с вращением электрода-инструмента, выполненного в виде пластины прямоугольного поперечного сечения, без создания закрутки. Одна из двух узких граней электрода-инструмента принимается рабочей. В периоды времени, свободные от подачи рабочего напряжения, за счет вращения электрода-инструмента обновляется межэлектродная среда и эвакуируются продукты реакции. Включение импульса рабочего напряжения осуществляется в фазе ϕ₀+2π⋅n, см. фиг. 5 (n - число оборотов), зависящей от направления вектора скорости перемещения электрода V, выключение производится в фазе ϕ₁+2π⋅(n+1), причем выполняется условие 2π⋅ϕ₀=ϕ₁, за нулевое угловое положение принимается положение электрода, когда ось симметрии поперечного сечения, параллельная большей стороне, совпадает с вектором скорости, при этом рабочая грань электрода образует с поверхностью детали минимальный межэлектродный зазор S_min.When grooving a groove in a pulsed mode (Fig. 4), the supply of a pulse of the operating voltage is carried out synchronously with the rotation of the electrode-tool, made in the form of a plate of rectangular cross section, without creating a twist. One of the two narrow edges of the electrode-tool is accepted as working. During periods of time free from the supply of operating voltage, due to the rotation of the electrode-tool, the interelectrode medium is updated and reaction products are evacuated. The operating voltage pulse is switched on in the phase ϕ ₀ + 2π⋅n, see Fig. 5 (n is the number of revolutions), which depends on the direction of the electrode velocity vector V, the shutdown is performed in the phase ϕ ₁ + 2π⋅ (n + 1), and the condition 2π⋅ϕ ₀ = ϕ ₁ is satisfied, the position of the electrode is taken as the zero angular position when the axis of symmetry of the cross section parallel to the larger side coincides with the velocity vector, while the working face of the electrode forms a minimum interelectrode gap S _min with the surface of the part.

Таким образом, включение импульса рабочего напряжения осуществляется в момент, когда ось симметрии поперечного сечения, параллельная большей стороне, образует с вектором подачи электрода-инструмента угол ϕ=2π-ϕ₀=ϕ₁, названный углом включения импульса, выключение происходит после поворота инструмента на угол 2⋅ϕ (относительно момента включения), соответственно, длительность импульса напряжения зависит от скорости вращения электрода-инструмента: t_и=ϕ/π⋅ω, где ω - угловая скорость. Значение угла ϕ определяет интенсивность процесса растворения и влияет на точность и ширину паза, при заданной скорости перемещения электрода-инструмента. При увеличении значений угла ϕ ширина прорезаемого паза увеличивается, при уменьшении значения угла ϕ паз становится уже. Пределы изменения значений угла включения напряжения ограничиваются интервалом от 0 до 90 градусов, поскольку при значениях угла включения, больших 90 градусов, эффекты, связанные с данным методом обработки, исчезают. За один оборот электрода-инструмента может подаваться два импульса, в первом и во втором полупериодах вращения, что обусловлено симметрией электрода (в этом случае обе узких грани электрода принимаются рабочими), также, при слишком неблагоприятных условиях обновления межэлектродной среды, возможно подавать один импульс на несколько оборотов.Thus, the switching on of the operating voltage pulse occurs at the moment when the axis of symmetry of the cross section parallel to the larger side forms an angle ϕ = 2π-ϕ ₀ = ϕ ₁ with the feed vector of the electrode-tool, called the angle of switching on the pulse, turning off after turning the tool by 2⋅φ angle (relative to the moment of inclusion), respectively, the voltage pulse duration depending on the rotational speed of the electrode-tool: t _and = φ / π⋅ω, where ω - the angular velocity. The angle ϕ determines the intensity of the dissolution process and affects the accuracy and width of the groove at a given speed of movement of the electrode-tool. With increasing values of the angle ϕ, the width of the slot to be cut increases, while decreasing the value of the angle ϕ, the groove becomes narrower. The limits for changing the values of the angle of inclusion of the voltage are limited to an interval from 0 to 90 degrees, since at values of the angle of inclusion greater than 90 degrees, the effects associated with this processing method disappear. For one revolution of the electrode-tool, two pulses can be supplied, in the first and second half-cycles of rotation, due to the symmetry of the electrode (in this case, both narrow edges of the electrode are accepted by the workers), also, under too unfavorable conditions for updating the interelectrode medium, it is possible to apply one pulse per a few revolutions.

При определенных значениях скорости подачи электрода-инструмента, соотношении сторон его поперечного сечения и угла включения напряжения ϕ, ширина прорезаемого паза может оказаться равной длине диагонали сечения, в этом случае при повороте, в фазе, близкой к ϕ₂, возникнет контакт электродов, при этом приостанавливается подача электрода-инструмента, которая возобновляется, если при следующем обороте контакт отсутствует.For certain values of the feed speed of the electrode-tool, the ratio of the sides of its cross section and the angle of inclusion of the voltage ϕ, the width of the slot to be cut may be equal to the length of the diagonal section, in this case, when turning, in the phase close to ϕ ₂ , the contact of the electrodes will occur, while the supply of the electrode-tool is stopped, which resumes if there is no contact during the next revolution.

При осуществлении второго прохода в предварительно прорезанном при высокопроизводительных режимах пазе (фиг. 6) импульсы рабочего напряжения подаются синхронно с вращением электрода-инструмента, так же как и при прорезки паза в импульсном режиме, но со смещением фазы включения ϕ₀ и фазы выключения ϕ₁, на 90 градусов относительно вектора скорости подачи в направлении к обрабатываемой начисто поверхности паза.When making the second pass in a groove previously cut under high-performance modes (Fig. 6), the operating voltage pulses are supplied synchronously with the rotation of the tool electrode, as well as when grooving the groove in a pulsed mode, but with a shift of the on phase ϕ ₀ and off phase ϕ ₁ , 90 degrees relative to the feedrate velocity vector towards the surface of the groove that is being cleaned.

Осуществляется контроль состояния межэлектродной среды и эффективности процесса эвакуации продуктов растворения из межэлектродного промежутка по изменению проводимости, для чего процесс обработки прерывается, а именно выключаются импульсы рабочего напряжения и останавливается подача электрода (без остановки его вращения) на время, необходимое для полного обновления межэлектродной среды, после чего включаются импульсы рабочего напряжения, в каждом импульсе измеряется ток и вычисляется средняя проводимость, от импульса к импульсу проводимость снижается до ее стабилизации, для минимизации разности проводимости чистого и захламленного промежутков изменяют частоту вращения электрода-инструмента и/или скорость струи электролита, выходящей из сопла.The state of the interelectrode medium and the efficiency of the process of evacuation of dissolution products from the interelectrode gap are monitored by changing the conductivity, for which the processing is interrupted, namely, the operating voltage pulses are turned off and the electrode is stopped (without stopping its rotation) for the time required to completely update the interelectrode environment, after which the operating voltage pulses are turned on, the current is measured in each pulse and the average conductivity is calculated, from pulse to pulse n ovodimost reduced to its stabilization, to minimize the difference between clean and cluttered intervals conductivity change-speed tool electrode and / or electrolyte velocity of the jet emerging from the nozzle.

Для реализации способа предложена новая конструкция станка. Станок (фиг. 7) содержит станину 1, на которой смонтирован двухкоординатный планарный сервопривод 2 механизма перемещения консольно расположенного стола 3 для установки и закрепления обрабатываемого изделия 4. В рабочей камере 5 на одноосных опорах 6, 7 установлена полурама 8, на которой расположена опора 9 рабочей головки-скобы 10, несущей электрод-инструмент 11. Расположение опор 6, 7 и 9 соответствует карданному подвесу, и требуемое для вырезки изделия с наклонной образующей изменение угла расположения продольной оси электрода-инструмента в двух взаимно-перпендикулярных плоскостях обеспечивается соответствующим поворотом полурамы 8 и рабочей головки-скобы 10, осуществляемым серводвигателями 12, 13. Расположенные на концах рабочей головки-скобы 10 верхняя 14 и нижняя 15 опоры для крепления электрода-инструмента выполнены с возможностью синхронного или независимого вращения от отдельных приводов с серводвигателями 16, 17. Верхняя часть скобы 10 выполнена подвижной с возможностью изменения расстояния между верхней опорой 14 и столом 3 в соответствии с высотой обрабатываемого изделия 4. Возможность осуществления рабочей подачи в случае консольного закрепления в верхней опоре 14 электрода инструмента 11, например, при прошивке отверстий, обеспечивается от отдельного привода с серводвигателем 18.To implement the method proposed a new design of the machine. The machine (Fig. 7) contains a frame 1, on which a two-axis planar servo drive 2 of the cantilever table 3 moving mechanism is mounted for mounting and securing the workpiece 4. In the working chamber 5, on the uniaxial supports 6, 7, a frame 8 is mounted on which the support 9 the working head-brackets 10 carrying the electrode-tool 11. The arrangement of the supports 6, 7 and 9 corresponds to the gimbal, and the change in the angle of the longitudinal axis of the electrode-tool in two, required for cutting the product with an inclined generatrix mutually perpendicular planes is provided by the corresponding rotation of the half frame 8 and the working head-clamp 10, carried out by servomotors 12, 13. Located on the ends of the working head-clamp 10, the upper 14 and lower 15 supports for mounting the electrode-tool are made with the possibility of synchronous or independent rotation from individual drives with servomotors 16, 17. The upper part of the bracket 10 is movable with the ability to change the distance between the upper support 14 and table 3 in accordance with the height of the workpiece 4. The possibility of working feed in the case of cantilever fastening in the upper support 14 of the electrode of the tool 11, for example, when flashing holes, is provided from a separate drive with a servomotor 18.

Верхняя опора электрода-инструмента (фиг. 8) содержит вращаемый шкивом 19 полый шпиндель 20, смонтированный на двух разнесенных сдуплексированных радиально-упорных подшипниках 21 с керамическими, для электроизоляции, телами качения. В отверстие шпинделя установлена эксцентриковая втулка 22 с цанговым зажимом, на конце обеспечивающая закрепление электрода-инструмента с требуемой по условиям обработки конфигурацией поперечного сечения и необходимую его центрацию. Система установочных отверстий на торце эксцентриковой втулки 22 и сопла 23 позволяет изменять их относительный угол поворота и формировать подаваемый через поворотную муфту 24 электролит в соосную с электродом-инструментом струю. Токоподвод к шпинделю верней опоры электрода-инструмента обеспечивается вращающимся контактным устройством 25.The upper support of the electrode-tool (Fig. 8) contains a hollow spindle 20 rotated by the pulley 19, mounted on two spaced apart duplex angular contact bearings 21 with ceramic, for electrical insulation, rolling elements. An eccentric sleeve 22 with a collet clamp is installed in the spindle bore, at the end it secures the electrode-tool with the required cross-sectional configuration and its necessary centering. The system of mounting holes at the end of the eccentric sleeve 22 and the nozzle 23 allows you to change their relative angle of rotation and to form the electrolyte supplied through the rotary coupling 24 into a stream coaxial with the electrode-tool. The current supply to the spindle or rather the support of the electrode-tool is provided by a rotating contact device 25.

Нижняя опора электрода-инструмента (фиг. 9) состоит из приводимого во вращение зубчатой ременной передачей 26 полого шпинделя 27, смонтированного на радиально-упорных подшипниках 28 с керамическими телами качения. Крепление электрода-инструмента в шпинделе осуществляется цанговым зажимом 29. С целью обеспечения требуемого натяжения электрода-инструмента корпус шпиндельного узла 30 выполнен с возможностью осевого перемещения в направляющей втулке 31, осуществляемого и контролируемого электромеханическим актуатором 32 через рычаг 33 по величине усилия натяжения. Для защиты от протечки электролита через прорези цангового зажима 29 в полый шпиндель 27 через поворотную муфту 34 подается сжатый воздух. Токоподвод к шпинделю нижней опоры электрода-инструмента обеспечивается вращающимся контактным устройством 35.The lower support of the electrode-tool (Fig. 9) consists of a hollow spindle 27 driven by a gear belt drive 26 mounted on angular contact bearings 28 with ceramic rolling bodies. The electrode-tool is mounted in the spindle with a collet clamp 29. In order to ensure the required electrode-tool tension, the housing of the spindle assembly 30 is axially movable in the guide sleeve 31, which is carried out and controlled by the electromechanical actuator 32 through the lever 33 according to the magnitude of the tension force. To protect against electrolyte leakage through the slots of the collet clamp 29, compressed air is supplied to the hollow spindle 27 through the rotary coupling 34. The current supply to the spindle of the lower support of the electrode-tool is provided by a rotating contact device 35.

Для реализации способа предложен также новый источник питания (фиг. 10), способный работать как в режиме постоянного напряжения, так и в режиме импульсного тока с хорошей стабилизацией напряжения и с возможностью регулировать длительность и фазу импульса. Источник питания с заданными свойствами построен на основе регулируемого стабилизатора напряжения с транзисторным ключом. Такие источники питания используются в электрохимической обработке. Стабилизированный источник напряжения 36 поддерживает постоянное заданное напряжение на конденсаторе 37. Электронный ключ 38 в нужный момент открывается и создает импульс напряжения на нагрузке 39. Достоинством такого источника питания является полная управляемость и по напряжению, и по длительности импульса, и по фазе подачи импульсов. Стоит отметить, что создание такого источника питания не представляет собой сложной технической задачи до тока, который не превышает допустимый ток одного транзистора (до нескольких сот ампер), что является вполне достаточным для предлагаемого способа.To implement the method, a new power source is also proposed (Fig. 10), capable of operating both in constant voltage mode and in pulse current mode with good voltage stabilization and with the ability to control the duration and phase of the pulse. The power supply with the specified properties is built on the basis of an adjustable voltage regulator with a transistor switch. Such power sources are used in electrochemical processing. The stabilized voltage source 36 maintains a constant predetermined voltage across the capacitor 37. The electronic switch 38 opens at the right time and creates a voltage pulse at the load 39. The advantage of such a power source is its complete controllability in terms of voltage, pulse duration, and phase of pulse supply. It is worth noting that the creation of such a power source does not constitute a difficult technical task up to a current that does not exceed the permissible current of one transistor (up to several hundred amperes), which is quite sufficient for the proposed method.

Недостатком такого источника питания является то, что напряжение контролируется до электронного ключа, вариант (частный случай) схемы которого приведен на фиг. 11. В качестве коммутирующего элемента используется транзистор 40, например МОП-транзистор. Для защиты транзистора 40 от перегрузки в силовую цепь установлен датчик тока 41, например резистор. Драйвер 42 предназначен для преобразования сигнала управления в сигнал необходимого уровня для управления транзистором 40 и контролирует ток, не допуская его превышения допустимого значения. В зависимости от схемы драйвера падение напряжения на резисторе при максимальном токе может составлять от 0,2 до 0,7 В. Транзистор 40 тоже не является идеальным ключом и на нем может падать напряжение от нескольких милливольт при минимальном токе и до 2-3 В при максимальном токе. Также существует падение напряжения на проводах, соединяющих источник питания с нагрузкой. Таким образом, напряжение на нагрузке может отличаться от установленного на величину, недопустимую для предлагаемого способа (до 4-х вольт). Причем эта величина зависит от тока и не может быть учтена и скомпенсирована заранее.The disadvantage of such a power source is that the voltage is controlled to an electronic switch, a variant (special case) of the circuit of which is shown in FIG. 11. As the switching element, a transistor 40 is used, for example, a MOS transistor. To protect the transistor 40 from overload, a current sensor 41, for example a resistor, is installed in the power circuit. The driver 42 is designed to convert the control signal into a signal of the required level to control the transistor 40 and controls the current, preventing it from exceeding the permissible value. Depending on the driver circuit, the voltage drop across the resistor at maximum current can be from 0.2 to 0.7 V. Transistor 40 is also not an ideal switch and voltage from a few millivolts at minimum current and up to 2-3 V can drop on it. maximum current. There is also a voltage drop on the wires connecting the power source to the load. Thus, the voltage at the load may differ from the set by an amount unacceptable for the proposed method (up to 4 volts). Moreover, this value depends on the current and cannot be taken into account and compensated in advance.

С целью повышения точности стабилизации напряжения импульсного источника питания, состоящего из стабилизированного источника питания 36 и электронного ключа 38, в схему дополнительно введены схема коррекции уставки напряжения 43, которая совмещает в себе и функции управления электронным ключом, и быстродействующий аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 44, причем входы аналого-цифрового преобразователя подключены непосредственно к нагрузке (межэлектродному промежутку), а выход - ко входу схемы коррекции уставки напряжения 43. Выходы схемы коррекции уставки напряжения 43 подключены ко входу управляемого источника стабилизированного напряжения, к входу управления электронным ключом 38 и к входу запуска измерения аналого-цифрового преобразователя 44. Станок работает следующим образом.In order to increase the accuracy of voltage stabilization of a switching power supply, consisting of a stabilized power supply 36 and an electronic switch 38, a voltage setpoint correction circuit 43 is added to the circuit, which combines the electronic key control functions and a high-speed analog-to-digital converter (ADC) 44, with the inputs of the analog-to-digital converter connected directly to the load (interelectrode gap), and the output to the input of the voltage setting correction circuit 43. The circuit outputs correction settings voltage 43 are connected to the input of a controlled source of stabilized voltage, to the control input of the electronic switch 38 and to the input of the measurement start of the analog-to-digital Converter 44. The machine operates as follows.

Для электрохимической вырезки замкнутого контура в заготовке обрабатываемого изделия 4 предварительно прошивается технологическое отверстие, центр которого перепозиционированием стола 3 совмещается с точкой пересечения оси опор 6, 7 полурамы 8 и опоры 9 рабочей головки-скобы 10. Пропущенный сквозь технологическое отверстие и закрепленный в верхней 14 и нижней 15 опорах рабочей головки 10 электрод-инструмент 11 контролируемым относительным поворотом шпинделей 20, 27 закручивается (при необходимости) на заданный угол, а перемещением корпуса шпиндельного узла 30 актуатором 32 осуществляется его натяжение. После включения синхронизированного вращения шпинделей 20, 27, кинематически связанных с серводвигателями 16, 17, подачи электролита сквозь сопло 23 с помощью поворотной муфты 24 и подвода технологического тока через контактные кольца 25, 35, программно-управляемым перемещением стола 3 и изменением угла наклона продольной оси электрода-инструмента 11 в двух взаимно-перпендикулярных плоскостях осуществляется процесс вырезки.For electrochemical cutting of a closed loop in the workpiece blank 4, a technological hole is pre-flashed, the center of which by repositioning the table 3 is aligned with the intersection point of the axis of the supports 6, 7 of the half frame 8 and the support 9 of the working head-bracket 10. Passed through the technological hole and fixed in the upper 14 and the lower 15 supports of the working head 10, the electrode-tool 11 is controlled by relative rotation of the spindles 20, 27 is twisted (if necessary) by a given angle, and by moving the casing of the spy fittings assembly 30 actuator 32 carried out its tension. After turning on the synchronized rotation of the spindles 20, 27 kinematically connected with the servomotors 16, 17, feeding the electrolyte through the nozzle 23 using the rotary coupling 24 and supplying the process current through the slip rings 25, 35, program-controlled movement of the table 3 and a change in the angle of inclination of the longitudinal axis electrode-tool 11 in two mutually perpendicular planes is the process of cutting.

Для прошивки отверстий в верхней опоре 14 рабочей головки - скобы 10 закрепляется электрод-инструмент 11. После установки требуемого угла наклона продольной оси электрода-инструмента, включения вращения шпинделя 20, подачи электролита с помощью поворотной муфты 24 и подвода технологического тока через контактное кольцо 25 рабочей подачей верхней подвижной части скобы 10 осуществляется подача рабочего конца электрода-инструмента 11 в обрабатываемое изделие 4.For flashing holes in the upper support 14 of the working head - brackets 10, the electrode-tool 11 is fixed. After setting the required angle of inclination of the longitudinal axis of the electrode-tool, turning on the spindle 20, feeding the electrolyte using the rotary coupling 24 and supplying the technological current through the contact ring 25 of the working by feeding the upper movable part of the bracket 10, the working end of the electrode-tool 11 is fed into the workpiece 4.

Для обработки глухих пазов и сложных пространственных поверхностей электрохимическим фрезерованием непрофилированным электродом-инструментом 11 кинематика исполнительных движений, используемая при прошивке отверстий, дополняется перемещениями стола 3.For processing blind grooves and complex spatial surfaces by electrochemical milling with a non-profiled electrode-tool 11, the kinematics of the executive movements used when flashing holes is supplemented by movements of the table 3.

Источник питания работает следующим образом. В нужный момент времени схема коррекции уставки напряжения 43 дает сигнал на включение электронного ключа 38, а через некоторое время сигнал на запуск АЦП 44. После подачи сигнала на выключение электронного ключа 38 схема коррекции уставки напряжения 43 сравнивает измеренное значение напряжения на нагрузке с заданным значением напряжения и изменяет уставку стабилизированного источника напряжения на величину разницы заданного напряжения и измеренного. К началу следующего импульса стабилизированный источник напряжения 36 поддерживает напряжение на конденсаторе 37 выше, чем задано на нагрузке, на величину падения напряжения на электронном ключе 38 и на проводах. Каждый импульс происходит новое измерение, и значение стабилизированного напряжения корректируется в зависимости от изменяющегося тока.The power source operates as follows. At the right time, the voltage setpoint correction circuit 43 gives a signal to turn on the electronic switch 38, and after a while the signal to start the ADC 44. After the electronic switch is turned off, a voltage setpoint correction circuit 43 compares the measured value of the voltage at the load with the set voltage value and changes the setting of the stabilized voltage source by the value of the difference between the specified voltage and measured. By the beginning of the next pulse, the stabilized voltage source 36 maintains the voltage across the capacitor 37 higher than that set on the load by the magnitude of the voltage drop across the electronic switch 38 and the wires. Each pulse takes a new measurement, and the value of the stabilized voltage is adjusted depending on the changing current.

Таким образом, предлагаемый источник питания станка для электрохимической обработки формирует на своем выходе стабилизированное постоянное напряжение или импульсы напряжения, согласованные с фазой вращения электрода-инструмента.Thus, the proposed power source of the machine for electrochemical processing generates at its output a stabilized constant voltage or voltage pulses, consistent with the phase of rotation of the electrode-tool.

Пример конкретной реализацииConcrete implementation example

Предлагаемый способ электрохимической обработки реализован на универсальном копировально-прошивочном электрохимическом станке, снабженном: устройством для крепления пластинчатого ЭИ, приводом подачи заготовки, рабочей камерой, системой подачи и регенерации электролита, импульсным источником питания и системой управления, изготовленными по данному изобретению.The proposed method of electrochemical processing is implemented on a universal copy-stitching electrochemical machine, equipped with: a device for mounting a plate EI, a workpiece feed drive, a working chamber, an electrolyte supply and regeneration system, a switching power supply and a control system made according to this invention.

Электрод-инструмент выполнен из хромоникелевой нержавеющей стали и представлял собой длинную упругую пластину постоянного поперечного сечения с габаритными размерами в направлении осей симметрии: 0,25 и 0,12 мм.The electrode tool is made of chromium-nickel stainless steel and was a long elastic plate of constant cross-section with overall dimensions in the direction of the axis of symmetry: 0.25 and 0.12 mm.

Электрод-заготовка (деталь) представлял собой брусок из хромистой закаленной стали марки Stavax толщиной 10 мм.The billet electrode (part) was a bar of 10 mm thick Stavax chrome steel.

В качестве электролита использовался 10%-ный водный раствор NaNO₃. Температура электролита 20°С.As an electrolyte, a 10% aqueous solution of NaNO _{3 was used} . The temperature of the electrolyte is 20 ° C.

Давление электролита на входе в сопло 6 бар.The electrolyte pressure at the inlet to the nozzle is 6 bar.

К межэлектродному промежутку периодически, синхронно с фазой наибольшего сближения электродов, в соответствии с предлагаемым способом, прикладывались импульсы напряжения амплитудой 12 В и длительностью 1000 мкс, при этом частота вращения равнялась 49 Гц, а угол ϕ соответственно равнялся 18°. При этом контролировалось критическое увеличение газонаполнения электролита по резкому возрастанию электрического сопротивления межэлектродного промежутка по заднему фронту импульса.In accordance with the proposed method, voltage pulses with an amplitude of 12 V and a duration of 1000 μs were periodically applied to the interelectrode gap periodically, synchronously with the phase of the closest approach of the electrodes, while the rotation frequency was 49 Hz and the angle ϕ was equal to 18 °. In this case, a critical increase in the gas filling of the electrolyte was controlled by a sharp increase in the electrical resistance of the interelectrode gap along the trailing edge of the pulse.

В этих условиях при электрохимической прорезке паза была достигнута скорость подачи 0,2 мм/мин, погрешность формы паза (разность ширины паза на входе электролита и выходе) составила 20 мкм, шероховатость поверхности Ra 0,4 мкм.Under these conditions, during electrochemical grooving of the groove, a feed rate of 0.2 mm / min was achieved, the error in the shape of the groove (difference in groove width at the inlet of the electrolyte and the outlet) was 20 μm, and the surface roughness was Ra 0.4 μm.

Итак, заявляемое изобретение позволяет расширить функциональные и технологические возможности, повысить точность сложноконтурной обработки и качество поверхности, а также обеспечить большую глубину прорезки щелей и пазов с переменными углами наклона образующей.So, the claimed invention allows to expand the functional and technological capabilities, to increase the accuracy of complex contouring and surface quality, as well as to provide a large depth of cutting slots and grooves with variable angles of inclination of the generatrix.

Claims

1. Способ электрохимической обработки вращающимся непрофилированным электродом-инструментом, включающий подачу электролита в зону обработки через сопло, отличающийся тем, что обработку осуществляют многокоординатным перемещением в несколько последовательных переходов электродом-инструментом, выполненным в виде закрепленной с обоих концов длинной упругой пластины постоянного поперечного сечения с существенно различным соотношением габаритных размеров в направлении осей симметрии, вращающихся вокруг продольной оси, причем первый переход осуществляют на постоянном напряжении, при этом оси начального и конечного одноименных поперечных сечений пластины повернуты относительно друг друга, вокруг продольной оси, на определенный угол сдвига γ, обеспечивая создание винтовой закрутки электрода-инструмента, причем последующие переходы осуществляют в пазе, предварительно полученном на первом переходе, при этом импульсы напряжения подают синхронно с вращением электрода-инструмента и со смещением фазы включения импульса и фазы выключения импульса на 90 градусов относительно вектора скорости подачи в направлении к обрабатываемой начисто поверхности паза.1. The method of electrochemical treatment with a rotating non-profiled electrode-tool, including the supply of electrolyte to the treatment zone through a nozzle, characterized in that the processing is carried out by multi-axis movement in several successive transitions by the electrode-tool, made in the form of a long elastic plate fixed at both ends of a constant cross section with a significantly different ratio of overall dimensions in the direction of the axes of symmetry rotating around the longitudinal axis, the first the transition is carried out at a constant voltage, while the axis of the initial and final cross sections of the same name of the plate are rotated relative to each other, around the longitudinal axis, by a certain angle of shift γ, ensuring the creation of a helical twist of the electrode-tool, and the subsequent transitions are carried out in the groove previously obtained at the first transition, while voltage pulses are supplied synchronously with the rotation of the electrode-tool and with a shift in the phase of switching on the pulse and phase off of the pulse by 90 degrees flax of the feed rate vector in the direction to the surface of the groove to be cleaned.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что изменяют ширину прорезаемого паза, регулируя угол включения импульса напряжения ϕ, причем при увеличении угла включения импульса напряжения ϕ ширина паза b увеличивается, а при уменьшении угла включения импульса напряжения ϕ ширина паза b уменьшается.2. The method according to p. 1, characterized in that the width of the slot to be cut is changed by adjusting the angle of the voltage pulse ϕ, and as the angle of the voltage pulse ϕ increases, the width of the groove b increases, and when the angle of the voltage pulse ϕ decreases, the groove width b decreases.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что при уменьшении ширины паза до величины длинной стороны поперечного сечения электрода-инструмента при возникновении контакта электрода-инструмента и заготовки приостанавливают подачу электрода-инструмента на период оборота.3. The method according to p. 2, characterized in that when the width of the groove is reduced to the length of the long side of the cross section of the electrode-tool when a contact occurs between the electrode-tool and the workpiece, the supply of the electrode-tool is stopped for a period of revolution.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что контролируют возникновение кавитации в межэлектродном пространстве по резкому, выше эмпирически определенному, возрастанию электрического сопротивления межэлектродного промежутка по переднему фронту импульса.4. The method according to p. 3, characterized in that they control the occurrence of cavitation in the interelectrode space by a sharp, above empirically determined, increase in the electrical resistance of the interelectrode gap along the leading edge of the pulse.

5. Способ по п. 3, отличающийся тем, что контролируют критическое увеличение газонаполнения электролита по резкому, выше эмпирически определенному, возрастанию электрического сопротивления межэлектродного промежутка по заднему фронту импульса.5. The method according to p. 3, characterized in that they control a critical increase in gas filling of the electrolyte by a sharp, above empirically determined, increase in the electrical resistance of the interelectrode gap along the trailing edge of the pulse.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что частоту вращения и угол закрутки электрода-инструмента изменяют, причем при увеличении толщины детали уменьшают закрутку электрода-инструмента и увеличивают число его оборотов, не переходя порога возникновения кавитации в межэлектродном пространстве по всей длине электрода-инструмента, а при уменьшении толщины детали увеличивают закрутку электрода-инструмента и уменьшают частоту его вращения, обеспечивая при этом достаточные условия эвакуации продуктов электрохимических реакций из межэлектродного пространства, не допуская критического увеличения газонаполнения или вскипания электролита.6. The method according to p. 1, characterized in that the rotation frequency and the twist angle of the electrode-tool change, and with increasing thickness of the part, reduce the twist of the electrode-tool and increase the number of revolutions without crossing the threshold for cavitation in the interelectrode space along the entire length of the electrode -instrument, and with a decrease in the thickness of the part, increase the twist of the electrode-tool and reduce the frequency of its rotation, while ensuring sufficient conditions for the evacuation of products of electrochemical reactions from the interelectrode space, not allowing a critical increase in gas filling or boiling of electrolyte.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при обработке детали с наклонной образующей для получения заданного размера детали наклон оси электрода-инструмента корректируют в соответствии с величиной и знаком разности скоростей векторов подачи электрода-инструмента в его начальном и конечном сечении, таким образом, что при положительной величине разности скоростей векторов подачи наклон оси электрода-инструмента по отношению к вертикальной оси станка увеличивают, а при отрицательной - уменьшают.7. The method according to p. 1, characterized in that when machining a part with an inclined generatrix to obtain a given part size, the axis inclination of the tool electrode is adjusted in accordance with the magnitude and sign of the difference in the velocity of the supply vectors of the electrode tool in its initial and final section, so so that with a positive value of the difference in the velocities of the supply vectors, the inclination of the axis of the electrode-tool relative to the vertical axis of the machine is increased, and if it is negative, it is reduced.

8. Способ электрохимической обработки вращающимся непрофилированным электродом-инструментом, включающий подачу электролита в зону обработки через сопло, отличающийся тем, что обработку осуществляют многокоординатным перемещением в несколько последовательных переходов электродом-инструментом, выполненным в виде закрепленной с обоих концов длинной упругой пластины постоянного поперечного сечения с существенно различным соотношением габаритных размеров в направлении осей симметрии, вращающихся вокруг продольной оси, первый переход осуществляют на импульсном напряжении, без предварительной закрутки пластины при угле сдвига γ=0, при этом изменяют фазу включения импульса напряжения или группы импульсов напряжения в каждом обороте электрода-инструмента в зависимости от направления вектора подачи, обеспечивая включение импульса или группы импульсов в момент, когда ось симметрии, параллельная длинной стороне поперечного сечения электрода-инструмента, образует с вектором подачи заданный угол ϕ, меньший 90 градусов, а выключают напряжение после поворота электрода-инструмента на угол 2ϕ от момента включения, причем последующие переходы осуществляют в пазе, предварительно полученном на первом переходе, при этом импульсы напряжения подают синхронно с вращением электрода-инструмента, так же как и при прорезке паза на импульсном напряжении, и со смещением фазы включения импульса и фазы выключения импульса на 90 градусов относительно вектора скорости подачи в направлении к обрабатываемой начисто поверхности паза.8. A method of electrochemical treatment with a rotating non-profiled electrode-tool, comprising supplying the electrolyte to the treatment zone through a nozzle, characterized in that the processing is carried out by multi-axis movement in several consecutive transitions by the electrode-tool, made in the form of a long elastic plate fixed at both ends of a constant cross section with a significantly different ratio of overall dimensions in the direction of the axes of symmetry rotating around the longitudinal axis, the first transition carried out at a pulse voltage, without pre-twisting the plate at a shear angle γ = 0, while changing the phase of the voltage pulse or a group of voltage pulses in each revolution of the electrode-tool, depending on the direction of the supply vector, ensuring the inclusion of a pulse or group of pulses at a time when the axis of symmetry parallel to the long side of the cross section of the electrode-tool forms a predetermined angle ϕ with the feed vector less than 90 degrees, and the voltage is turned off after turning the electrode-inst the angle at the angle 2ϕ from the moment of switching on, and subsequent transitions are carried out in the groove previously obtained at the first transition, while voltage pulses are supplied synchronously with the rotation of the tool electrode, as well as when cutting the groove at the pulse voltage, and with the shift of the pulse switching phase and the phase off pulse by 90 degrees relative to the feedrate vector in the direction of the processed clean surface of the groove.

9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что изменяют ширину прорезаемого паза, регулируя угол включения импульса напряжения ϕ, причем при увеличении угла включения импульса напряжения ϕ ширина паза b увеличивается, а при уменьшении угла включения импульса напряжения ϕ ширина паза b уменьшается.9. The method according to p. 8, characterized in that the width of the slot to be cut is changed by adjusting the angle of the voltage pulse ϕ, and as the angle of the voltage pulse ϕ increases, the width of the groove b increases, and when the angle of the voltage pulse ϕ decreases, the groove width b decreases.

10. Способ по п. 9, отличающийся тем, что при уменьшении ширины паза до величины длинной стороны поперечного сечения электрода-инструмента при возникновении контакта электрода-инструмента и заготовки приостанавливают подачу электрода-инструмента на период оборота.10. The method according to p. 9, characterized in that when reducing the width of the groove to the length of the long side of the cross section of the electrode-tool when a contact occurs between the electrode-tool and the workpiece, the supply of the electrode-tool is stopped for a period of revolution.

11. Способ по п. 10, отличающийся тем, что контролируют возникновение кавитации в межэлектродном пространстве по резкому, выше эмпирически определенному, возрастанию электрического сопротивления межэлектродного промежутка по переднему фронту импульса.11. The method according to p. 10, characterized in that they control the occurrence of cavitation in the interelectrode space by a sharp, above empirically determined, increase in the electrical resistance of the interelectrode gap along the leading edge of the pulse.

12. Способ по п. 10, отличающийся тем, что контролируют критическое увеличение газонаполнения электролита по резкому, выше эмпирически определенному, возрастанию электрического сопротивления межэлектродного промежутка по заднему фронту импульса.12. The method according to p. 10, characterized in that they control a critical increase in gas filling of the electrolyte by a sharp, higher empirically determined, increase in electrical resistance of the interelectrode gap along the trailing edge of the pulse.

13. Способ по п. 8, отличающийся тем, что частоту вращения и угол закрутки электрода-инструмента изменяют, причем при увеличении толщины детали уменьшают закрутку электрода-инструмента и увеличивают число его оборотов, не переходя порога возникновения кавитации в межэлектродном пространстве по всей длине электрода-инструмента, а при уменьшении толщины детали увеличивают закрутку электрода-инструмента и уменьшают частоту его вращения, обеспечивая при этом достаточные условия эвакуации продуктов электрохимических реакций из межэлектродного пространства, не допуская критического увеличения газонаполнения или вскипания электролита.13. The method according to p. 8, characterized in that the rotation frequency and the twist angle of the electrode-tool change, and with increasing thickness of the part, reduce the twist of the electrode-tool and increase the number of revolutions without crossing the threshold for cavitation in the interelectrode space along the entire length of the electrode -instrument, and with a decrease in the thickness of the part, increase the twist of the electrode-tool and reduce the frequency of its rotation, while ensuring sufficient conditions for the evacuation of products of electrochemical reactions from the interelectrode space, not allowing a critical increase in gas filling or boiling of electrolyte.

14. Способ по п. 8, отличающийся тем, что при обработке детали с наклонной образующей для получения заданного размера детали наклон оси электрода-инструмента корректируют в соответствии с величиной и знаком разности скоростей векторов подачи электрода-инструмента в его начальном и конечном сечениях, при этом при положительной величине разности скоростей векторов подачи наклон оси электрода-инструмента по отношению к вертикальной оси станка увеличивают, а при отрицательной - уменьшают.14. The method according to p. 8, characterized in that when processing a part with an inclined generatrix to obtain a given part size, the inclination of the axis of the electrode-tool is adjusted in accordance with the magnitude and sign of the difference in the velocities of the feed vectors of the electrode-tool in its initial and final sections, in this case, with a positive value of the difference in the velocities of the supply vectors, the inclination of the axis of the electrode-tool relative to the vertical axis of the machine is increased, and if it is negative, it is reduced.

15. Станок для электрохимической обработки вращающимся непрофилированным электродом-инструментом, содержащий систему подачи электролита, источник питания, станину с расположенным на ней механизмом перемещения обрабатываемой детали, рабочую камеру и рабочую головку-скобу, несущую две взаимоцентрируемые опоры для закрепления электрода-инструмента, из которых верхняя с насадкой-соплом, обеспечивающим соосность струи электролита и электрода-инструмента, а нижняя с механизмом, регулирующим его натяжение, отличающийся тем, что электрод-инструмент выполнен в виде закрепленной с обоих концов упругой пластины постоянного поперечного сечения с существенно различным соотношением габаритных размеров в направлении осей симметрии, опоры для закрепления электрода-инструмента выполнены с возможностью синхронного и/или/ независимого вращения от отдельных приводов, а верхняя часть рабочей головки-полускоба выполнена с возможностью переустановки и/или осуществления рабочей подачи в направлении продольной оси электрода-инструмента от отдельного привода.15. A machine for electrochemical processing with a rotating non-profiled electrode-tool, containing an electrolyte supply system, a power source, a bed with a mechanism for moving the workpiece located on it, a working chamber and a working head-bracket carrying two mutually centered supports for fixing the electrode-tool, of which upper with nozzle-nozzle, ensuring the alignment of the jet of electrolyte and the electrode-tool, and the lower with a mechanism that regulates its tension, characterized in that the electrode The strument is made in the form of a fixed cross-section of an elastic plate fixed at both ends with a substantially different ratio of overall dimensions in the direction of the axis of symmetry, the supports for fixing the electrode-tool are made with the possibility of synchronous and / or / independent rotation from individual drives, and the upper part of the working head the half-bracket is made with the possibility of reinstalling and / or carrying out a working feed in the direction of the longitudinal axis of the electrode-tool from a separate drive.

16. Станок по п. 15, отличающийся тем, что механизм перемещения обрабатываемой детали содержит приводимый двухкоординатным планарным сервомотором стол в виде двух разнесенных опорных планок.16. The machine according to p. 15, characterized in that the mechanism for moving the workpiece contains a table driven by a two-axis planar servomotor in the form of two spaced support strips.

17. Станок по п. 15, отличающийся тем, что рабочая головка-скоба смонтирована на карданной подвеске с возможностью осуществления независимого наклона продольной оси электрода-инструмента в двух взаимно-перпендикулярных плоскостях, при этом единый центр поворотов расположен на уровне рабочей поверхности опорных планок стола.17. The machine according to p. 15, characterized in that the working head-bracket is mounted on a gimbal suspension with the possibility of independent tilt of the longitudinal axis of the electrode-tool in two mutually perpendicular planes, with a single center of rotation located at the level of the working surface of the table support strips .

18. Станок по п. 15, отличающийся тем, что в качестве двигателей привода вращения опор для закрепления электрода-инструмента использованы малоинерционные серводвигатели, с возможностью контроля углов закручивания электрода-инструмента и ограничения возникающего крутящего момента на валу двигателей.18. The machine according to p. 15, characterized in that the low-inertia servomotors are used as the motors for supporting the rotation of the supports for fixing the electrode-tool, with the ability to control the twist angles of the electrode-tool and limit the resulting torque on the motor shaft.

19. Станок по п. 15, отличающийся тем, что электрическая изоляция и кинематическая связь двигателей с опорами для закрепления электрода-инструмента обеспечена зубчато-ременной передачей.19. The machine according to p. 15, characterized in that the electrical insulation and kinematic connection of the engines with supports for fixing the electrode-tool is provided by a gear-belt transmission.

20. Станок по п. 15, отличающийся тем, что электрическая изоляция и центрация опор для закрепления электрода-инструмента обеспечена попарно с дуплексированными радиально-упорными подшипниками с керамическими телами качения с возможностью компенсации биения опор при закреплении электрода-инструмента.20. The machine according to p. 15, characterized in that the electrical insulation and centering of the supports for fixing the electrode-tool is provided in pairs with duplexed angular contact bearings with ceramic rolling bodies with the possibility of compensating for the runout of the supports when fixing the electrode-tool.

21. Станок по п. 15, отличающийся тем, что контактные кольца токоподвода смонтированы на каждой опоре для закрепления электрода-инструмента.21. The machine according to p. 15, characterized in that the contact rings of the current supply are mounted on each support to secure the electrode-tool.

22. Станок по п. 15, отличающийся тем, что механизм натяжения электрода-инструмента нижней опоры оснащен электромеханическим приводом и датчиком контроля усилия натяжения.22. The machine according to p. 15, characterized in that the mechanism of tension of the electrode-tool of the lower support is equipped with an electromechanical drive and a sensor for monitoring the tension force.

23. Станок по п. 15, отличающийся тем, что подвод электролита к верхней опоре обеспечен с помощью поворотной муфты.23. The machine according to p. 15, characterized in that the supply of electrolyte to the upper support is provided using a rotary clutch.

24. Станок по п. 15, отличающийся тем, что для защиты нижней опоры от проникновения электролита подается сжатый воздух с помощью поворотной муфты.24. The machine according to p. 15, characterized in that in order to protect the lower support from the penetration of the electrolyte, compressed air is supplied using a rotary coupling.

25. Станок по п. 15, отличающийся тем, что продольная ось электрода-инструмента может не совпадать с параллельной ей осью вращения.25. The machine according to p. 15, characterized in that the longitudinal axis of the electrode-tool may not coincide with the axis of rotation parallel to it.

26. Источник питания станка для электрохимической обработки вращающимся непрофилированным электродом-инструментом, содержащий управляемый стабилизированный источник напряжения и электронный ключ, отличающийся тем, что он содержит быстродействующий аналого-цифровой преобразователь и схему коррекции установки напряжения, совмещающую функцию управления ключом, причем входы аналого-цифрового преобразователя подключены непосредственно к нагрузке, а выход - ко входу схемы коррекции установки напряжения, при этом выходы схемы коррекции установки напряжения подключены ко входу управляемого источника стабилизированного напряжения, ко входу управляемого ключа и ко входу запуска аналого-цифрового преобразователя.26. The power source of the machine for electrochemical processing by a rotating non-profiled electrode-tool, containing a controlled stabilized voltage source and an electronic switch, characterized in that it contains a high-speed analog-to-digital converter and a voltage setting correction circuit that combines the key control function, and the analog-digital inputs the converter is connected directly to the load, and the output to the input of the voltage setting correction circuit, while the outputs of the correction circuit Voltage Settings are connected to the input of a controlled source of stabilized voltage input to the controllable switch and to the trigger input of analog-digital converter.