RU2724212C1

RU2724212C1 - Method of combined multi-electrode electrochemical and erosion-chemical piercing of deep holes of small section in metal part and device for implementation thereof

Info

Publication number: RU2724212C1
Application number: RU2019105406A
Authority: RU
Inventors: Владислав Павлович Смоленцев; Олег Викторович Скрыгин; Сергей Владимирович Сафонов; Анна Александровна Широкожухова
Original assignee: Акционерное общество "Конструкторское бюро химавтоматики" (АО КБХА)
Priority date: 2019-02-26
Filing date: 2019-02-26
Publication date: 2020-06-22

Abstract

FIELD: machine building.SUBSTANCE: invention relates to machine building and can be used at simultaneous manufacture of group of holes in metal part. Proposed method comprises piercing orifices in part at feed of fluid working medium into interelectrode gap with continuous anode dissipation of allowance, performed by means of tool electrodes, number of which corresponds to number of simultaneously pierced holes. When electrodes-tools are in the pierced holes, the pressure of the liquid working medium is increased, and in the zone on the boundary of each electrode-tool and the edges of the pierced holes of the part, pressure pulses of the liquid working medium are created, which form cavitation flow of the liquid working medium. Proposed device comprises housing with electrode-tools, between which there are holes for supply of liquid working medium into interelectrode gap, and disk with holes is installed on housing. Housing is equipped with cover with a hole for supply of liquid working medium. Disk is made with possibility of rotation by means of hydraulic turbine, which is arranged in housing, rigidly connected to disk and made with possibility of rotation from liquid working medium supplied to turbine blades, wherein the number of holes in the disk is equal to the number of tool electrodes, holes in the disk in a state of rest are matched with the position of the axes and the profile of opposite holes in the housing and are shifted relative to the axes of the holes pierced in the part.EFFECT: technical result is intensification of process of multi-electrode combined piercing of deep holes of small section in metal parts by electrodes-tools with simplification of device design.2 cl, 2 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для многоэлектродной электрохимической и эрозионно-химической комбинированной прошивки глубоких отверстий малого сечения в металлических деталях, например для одновременного изготовления группы отверстий в цельных металлических фильтрах.The invention relates to mechanical engineering and can be used for multi-electrode electrochemical and erosion-chemical combined firmware of deep holes of small cross section in metal parts, for example, for the simultaneous manufacture of a group of holes in solid metal filters.

Известен способ по монографии А.Ф. Бойко «Эффективная технология и оборудование для электроэрозионной прошивки прецизионных микроотверстий» Белгород: БГТУ, 2010 - с. 61, где интенсификация прошивки глубоких отверстий малого диаметра достигается приданием профильному электроду-инструменту продольной вибрации с частотой до 120 Гц и амплитудой в пределах торцевого межэлектродного зазора.The known method for the monograph A.F. Boyko “Effective technology and equipment for electroerosive firmware for precision micro-holes” Belgorod: BSTU, 2010 - p. 61, where the intensification of the firmware of deep holes of small diameter is achieved by giving the profile electrode-tool longitudinal vibration with a frequency of up to 120 Hz and amplitude within the end interelectrode gap.

Недостатком способа и электрода-инструмента является слабый насосный эффект и массовынос из-за ограниченной величины торцевого межэлектродного зазора, что снижает интенсивность прошивки.The disadvantage of the method and the electrode tool is a weak pumping effect and bulk due to the limited size of the end interelectrode gap, which reduces the intensity of the firmware.

Известен способ по монографии А.Ф. Бойко «Эффективная технология и оборудование для электроэрозионной прошивки прецизионных микроотверстий» Белгород: БГТУ, 2010 - с. 61-62 прошивки глубоких отверстий малого диаметра приданием единичному цилиндрическому электроду-инструменту вращения вокруг оси.The known method for the monograph A.F. Boyko “Effective technology and equipment for electroerosive firmware for precision micro-holes” Belgorod: BSTU, 2010 - p. 61-62 firmware deep holes of small diameter by giving a single cylindrical electrode-tool rotation around the axis.

Недостатком способа и электрода-инструмента является невозможность его применения при многоэлектродной прошивке близко расположенных отверстий, особенно нецилиндрического сечения.The disadvantage of the method and the electrode tool is the impossibility of its use in multi-electrode flashing of closely spaced holes, especially non-cylindrical sections.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ по книге «Наукоемкие технологии в машиностроении. Под ред. А.Г. Суслова» М: Машиностроение. 2012 - с. 322, по которому глубокие отверстия малого сечения в прессованных заготовках из диэлектриков выполняют комбинированной обработкой без присутствия в отверстии профильного электрода-инструмента путем анодного растворения и прерывистого воздействия на металлическую вставку анодного растворения в единичном отверстии и ультразвукового луча, подаваемого в обработанную часть отверстия в период пауз между анодными растворениями вставки, когда происходит ускорение массовыноса продуктов обработки из отверстия путем импульсного воздействия ультразвукового луча в период прекращения анодного растворения вставки при совпадении осей отверстий в детали и вращающемся электроде-инструменте в форме диска.Closest to the proposed invention is a method according to the book "High technology in mechanical engineering. Ed. A.G. Suslova ”M: Mechanical Engineering. 2012 - p. 322, in which deep holes of small cross section in pressed blanks made of dielectrics are performed by combined treatment without the presence of a profile electrode-tool in the hole by anodic dissolution and intermittent exposure to the metal insert of anodic dissolution in a single hole and an ultrasonic beam supplied to the processed part of the hole during pauses between the anode dissolutions of the insert, when the mass transfer of the processed products from the hole is accelerated by the pulsed action of an ultrasound beam during the termination of the anode dissolution of the insert when the axis of the holes in the part coincide with the rotating electrode-shaped tool in the form of a disk.

К недостаткам известного способа относятся значительные потери времени анодного растворения в период массовыноса продуктов обработки и невозможность применения многоэлектродной обработки, что снижает интенсивность выполнения группы отверстий. Кроме того, используется сложная система привода вращения электрода-инструмента и управления процессом комбинированной обработки с использованиемThe disadvantages of this method include significant losses in the time of anodic dissolution during the mass transfer of processing products and the inability to use multi-electrode processing, which reduces the intensity of the group of holes. In addition, a sophisticated system for driving the rotation of the electrode-tool and controlling the process of combined processing using

концентрированного ультразвукового луча.concentrated ultrasound beam.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство по книге «Наукоемкие технологии в машиностроении. Под ред. А.Г. Суслова» М: Машиностроение. 2012 - с. 322, которое включает электрод-инструмент в форме вращающегося диска, содержащего единичное отверстие для прохождения ультразвукового луча, соосного с отверстием в детали.Closest to the proposed invention is a device according to the book "High technology in mechanical engineering. Ed. A.G. Suslova ”M: Mechanical Engineering. 2012 - p. 322, which includes an electrode tool in the form of a rotating disk containing a single hole for the passage of an ultrasonic beam, coaxial with the hole in the part.

К недостаткам устройства относятся невозможность использования многоэлектродной обработки, большие потери времени на массовынос продуктов обработки в паузах между анодным растворением вставок, что снижает интенсивность обработки, сложная конструкция установки и средств управления устройством.The disadvantages of the device include the inability to use multi-electrode processing, large losses of time on the mass transfer of the processed products in the pauses between the anodic dissolution of the inserts, which reduces the processing intensity, the complex design of the installation and device controls.

Техническим результатом, на достижение которого направлено изобретение, является интенсификация процесса многоэлектродной комбинированной прошивки глубоких отверстий малого сечения в металлических деталях электродами-инструментами и упрощение конструкции устройства для осуществления способа.The technical result to which the invention is directed is to intensify the process of multi-electrode combined flashing of deep holes of small cross section in metal parts with electrode electrodes and simplify the design of the device for implementing the method.

Данный технический результат достигается тем, что способ комбинированной многоэлектродной электрохимической и эрозионно-химической прошивки глубоких отверстий малого сечения в металлической детали включает прошивку отверстий в детали при подаче жидкой рабочей среды в межэлектродный зазор с анодным растворением припуска, осуществляемую с помощью электродов-инструментов, количество которых соответствует количеству одновременно прошиваемых отверстий, а согласно изобретению, анодное растворение припуска осуществляют непрерывно. При этом при нахождении электродов-инструментов в прошиваемых отверстиях повышают давление жидкой рабочей среды и в зоне на границе каждого электрода-инструмента и кромок прошиваемых отверстий детали создают импульсы давления жидкой рабочей среды, формирующие кавитационное течение жидкой рабочей среды.This technical result is achieved by the fact that the method of combined multi-electrode electrochemical and erosion-chemical piercing of deep holes of small cross section in a metal part includes piercing the holes in the part when a liquid working medium is fed into the interelectrode gap with anode dissolution of the allowance, carried out using electrode-tools, the number of which corresponds to the number of simultaneously stitched holes, and according to the invention, the anodic dissolution of the allowance is carried out continuously. In this case, when the electrodes-tools are in the stitched holes, the pressure of the liquid working medium is increased and in the zone at the border of each electrode-tool and the edges of the stitched holes of the part, pressure pulses of the liquid working medium are formed, which form the cavitation flow of the liquid working medium.

Устройство для комбинированной многоэлектроднойDevice for combined multi-electrode

электрохимической и эрозионно-химической прошивки глубоких отверстий малого сечения в металлической детали содержит корпус с электродами-инструментами, количество которых соответствует количеству одновременно прошиваемых отверстий, а согласно изобретению, в корпусе между электродами-инструментами выполнены отверстия для подачи в межэлектродный зазор жидкой рабочей среды. На корпусе установлен диск с отверстиями, при этом корпус снабжен крышкой с отверстием для подачи жидкой рабочей среды, а диск выполнен с возможностью вращения посредством гидравлической турбины, которая размещена в корпусе, жестко связана с диском и выполнена с возможностью вращения от подаваемой на лопасти турбины жидкой рабочей среды. Причем количество отверстий в диске равняется количеству электродов-инструментов, отверстия в диске в состоянии покоя совмещены с положением осей и профилем противолежащих отверстий в корпусе, и смещены при этом относительно осей прошиваемых в детали отверстий.Electrochemical and erosion-chemical piercing of deep holes of small cross section in a metal part contains a housing with electrodes-tools, the number of which corresponds to the number of simultaneously stitched holes, and according to the invention, openings are made in the housing between the electrode-tools for feeding a liquid working medium into the interelectrode gap. A disk with holes is mounted on the housing, the housing being provided with a cover with an opening for supplying a liquid working medium, and the disk is rotatable by means of a hydraulic turbine, which is located in the housing, is rigidly connected to the disk and is rotatable from the liquid supplied to the turbine blades working environment. Moreover, the number of holes in the disk is equal to the number of tool electrodes, the holes in the disk at rest are aligned with the position of the axes and the profile of the opposing holes in the housing, and are offset relative to the axes of the holes stitched into the part.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 приведена схема способа и конструкции устройства; на фиг. 2 - схема формирования кавитации и насосного эффекта, ускоряющего массовынос и скорость удаления припуска при многоэлектродной обработке.The invention is illustrated by drawings. In FIG. 1 shows a diagram of the method and design of the device; in FIG. 2 is a diagram of the formation of cavitation and a pumping effect accelerating mass transfer and the rate of removal of allowance during multi-electrode processing.

В корпусе 1 (фиг. 1) установлены электроды-инструменты 2 по количеству одновременно прошиваемых отверстий 3 в детали 4 (фиг. 2), которая является анодом при анодном удалении припуска. В корпусе 1 (фиг. 1) между электродами-инструментами имеется ряд отверстий 5 для подачи в межэлектродный зазор 6 (фиг. 2) жидкой рабочей среды 7 для осуществления процесса анодного удаления припуска при прошивке отверстий 3.In the housing 1 (Fig. 1) electrodes-tools 2 are installed according to the number of simultaneously stitched holes 3 in the part 4 (Fig. 2), which is the anode for the anode removal of the stock. In the housing 1 (Fig. 1) between the electrode-tools there are a number of holes 5 for supplying to the interelectrode gap 6 (Fig. 2) of a liquid working medium 7 for the process of anodic removal of the allowance when piercing the holes 3.

На корпусе 1 (фиг. 1) установлен диск 8 с рядами отверстий 9, противолежащих отверстиям 5 в корпусе 1. Диск 8 имеет возможность вращаться от гидравлической турбины 10, размещенной в корпусе 1 и жестко связанной с диском 8, что упрощает конструкцию устройства. Вращение 11 турбины 10 происходит за счет давления 12 жидкой рабочей среды на лопасти 13 турбины 10 и не требует регулировки, что упрощает управление устройством. Жидкая рабочая среда 7 (фиг. 2) поступает через отверстие 14 (фиг. 1) в крышке 15 корпуса 1. Давление импульса жидкой рабочей среды 7 в зоне 16 на границе электрода-инструмента2 и кромки 17 детали 4 создает кавитационное течение и насосный эффект 18, ускоряющий массовынос продуктов обработки из межэлектродного зазора 6 каждого отверстия 3, за счет чего интенсифицируется процесс обработки.A disk 8 is installed on the housing 1 (Fig. 1) with rows of holes 9 opposite the holes 5 in the housing 1. The disk 8 is able to rotate from a hydraulic turbine 10 located in the housing 1 and rigidly connected to the disk 8, which simplifies the design of the device. The rotation 11 of the turbine 10 occurs due to the pressure 12 of the liquid working medium on the blades 13 of the turbine 10 and does not require adjustment, which simplifies the control of the device. The liquid working medium 7 (Fig. 2) enters through the hole 14 (Fig. 1) in the cover 15 of the housing 1. The pulse pressure of the liquid working medium 7 in zone 16 at the boundary of the electrode-tool 2 and the edge 17 of part 4 creates a cavitation flow and pumping effect 18 , accelerating the bulk of the processed products from the interelectrode gap 6 of each hole 3, due to which the processing process is intensified.

Способ осуществляют следующим образом: по форме, количеству, месту расположения и размерам отверстий 3 в детали 4 (фиг. 2) в корпусе 1 (фиг. 1) устанавливают между отверстиями 5 электроды-инструменты 2. На лопасти 13 гидравлической турбины 10 от внешнего источника давления (на фигурах не показан) через отверстия 14; 9 и 5 подают под давлением 12 жидкую рабочую среду 7. От источника тока (на фигурах не показан) на электроды-инструменты 2 (катод) и деталь 4 (анод) подают рабочее напряжение. Повышают давление 12 до величины, создающей вращение 11 турбиной 10 диска 8. Жидкая рабочая среда 7 (фиг. 2) поступает в межэлектродный зазор 6 и начинается анодное растворение припуска и прошивка отверстий 3 в детали 4. Интенсивность процесса и скорость прошивки зависит от массовыноса продуктов обработки из межэлектродного зазора 6. Повышают давление 12 жидкой рабочей среды 7 и при произвольной скорости вращения диска 8. В момент совпадения положения отверстий 3 на корпусе 1 и 9 на диске 8 создаются импульсы давления рабочей среды 7 в начале межэлектродного зазора 6 и кромки 17 детали 4 в направлении течения рабочей среды 7, где формируется зона 16 с кавитационным течением рабочей среды 7 и насосный эффект 18, ускоряющий массовынос продуктов обработки из межэлектродного зазора 6, что позволяет интенсифицировать многоэлектродную прошивку отверстий 3.The method is as follows: the shape, quantity, location and size of the holes 3 in the part 4 (Fig. 2) in the housing 1 (Fig. 1) are installed between the holes 5 electrodes tools 2. On the blades 13 of the hydraulic turbine 10 from an external source pressure (not shown in the figures) through holes 14; 9 and 5, a liquid working medium 7 is supplied under pressure 12. A working voltage is supplied from the current source (not shown in the figures) to the tool electrodes 2 (cathode) and part 4 (anode). Increase the pressure 12 to a value that creates rotation 11 by the turbine 10 of the disk 8. The liquid working medium 7 (Fig. 2) enters the interelectrode gap 6 and the anode dissolves the allowance and flushes the holes 3 in the part 4. The intensity of the process and the speed of flashing depend on the mass transfer of products processing from the interelectrode gap 6. Increase the pressure 12 of the liquid working medium 7 and at an arbitrary speed of rotation of the disk 8. At the moment of coincidence of the positions of the holes 3 on the housing 1 and 9 on the disk 8, pressure pulses of the working medium 7 are created at the beginning of the interelectrode gap 6 and the edge 17 of the part 4 in the direction of the flow of the working medium 7, where a zone 16 is formed with the cavitational flow of the working medium 7 and the pumping effect 18, accelerating the mass transfer of the processed products from the interelectrode gap 6, which makes it possible to intensify the multi-electrode piercing of the holes 3.

Пример осуществления способа.An example implementation of the method.

В металлическом фильтре для очистки топлива в магистрали изделия требуется изготовить сквозные круглые отверстия диаметром 0,4^+0,03 мм с шагом 1,5 мм. Толщина стенки - 1,5 мм. Попытки прошить отверстия электрохимическим или комбинированным эрозионно-химическим методом оказались неудачными из-за завышенной трудоемкости операции, хотя качество отверстий соответствовало требованиям чертежа. Было предложено изготовить электрод - инструмент по предлагаемой заявке на изобретение, где корпус представляет монолитную конструкцию с электродами-инструментами, которые выполняются непрофилированным электродом-инструментом и калибруются до круглого сечения эрозионно-химическим методом с формированием профиля 50 электродов-инструментов в одном блоке. Многоэлектродная обработка позволила при постоянной прокачке рабочей среды под давлением 1 МПа получать группу из 50 отверстий со скоростью прошивки 0,02 мм/мин путем многократного прерывания процесса прошивки для очистки прошитой части отверстия от продуктов обработки. После создания кавитационного режима и ускорения массовыноса по предлагаемому изобретению скорость прошивки многоэлектродным инструментом с 50 электродами-инструментами возросла до 0,15 мм/мин, т.е. интенсификация составила 7,5 раз, отпала необходимость устранения в фильтрах микрокапель металла, налипших на поверхность отверстий в процессе их изготовления. Способ признан пригодным, а устройство работоспособным. Упрощенный вариант изготовления монолитного электрода-инструмента, устранение механических приводов вращения и упрощение средств управления положением подвижных частей в устройстве снизило трудозатраты на устройство и упростило его использование.In a metal filter, for cleaning fuel in the product line, it is required to make through round holes with a diameter of 0.4 ^{+ 0.03} mm in increments of 1.5 mm. The wall thickness is 1.5 mm. Attempts to flash holes with an electrochemical or combined erosion-chemical method were unsuccessful due to the excessive laboriousness of the operation, although the quality of the holes corresponded to the requirements of the drawing. It was proposed to make an electrode - a tool according to the proposed application for an invention, where the housing represents a monolithic design with electrode-tools, which are performed by a non-profiled electrode-tool and calibrated to a circular cross section by the erosion-chemical method with the formation of a profile of 50 electrode-tools in one block. Multielectrode processing allowed continuous pumping of the working medium under a pressure of 1 MPa to obtain a group of 50 holes with a firmware speed of 0.02 mm / min by repeatedly interrupting the firmware process to clean the stitched part of the hole from processing products. After creating a cavitation mode and accelerating the mass transfer according to the invention, the firmware speed with a multi-electrode tool with 50 electrode-tools increased to 0.15 mm / min, i.e. intensification was 7.5 times, there was no need to eliminate metal droplets in the filters that adhered to the surface of the holes during their manufacture. The method is recognized as suitable, and the device is workable. A simplified version of the manufacture of a monolithic electrode-tool, eliminating mechanical rotation drives and simplifying the means of controlling the position of the moving parts in the device has reduced the labor costs for the device and simplified its use.

Claims

1. The method of combined multi-electrode electrochemical and erosion-chemical piercing of deep holes of small cross-section in a metal part, including piercing the holes in the part when applying a liquid working medium to the interelectrode gap with anode dissolution of the allowance, carried out using electrode electrodes, the number of which corresponds to the number of simultaneously stitched holes, characterized in that the anodic dissolution of the allowance is carried out continuously, while when the electrodes-tools are in the stitched holes, the pressure of the liquid working medium is increased and in the zone at the interface of each electrode-tool and the edges of the stitched holes of the part, pressure pulses of the liquid working medium form, forming cavitation fluid flow

2. A device for combined multi-electrode electrochemical and erosion-chemical piercing of deep holes of small cross section in a metal part, comprising a housing with electrodes-tools, the number of which corresponds to the number of simultaneously stitched holes, characterized in that the holes between the electrodes-tools are made for feeding interelectrode gap of the liquid working medium, and a disk with holes is installed on the housing, the housing being provided with a cover with an opening for supplying the liquid working medium, and the disk is rotatable by means of a hydraulic turbine, which is located in the housing, is rigidly connected to the disk and is configured to rotation from the liquid working medium supplied to the turbine blades, the number of holes in the disk being equal to the number of tool electrodes, the holes in the disk at rest are aligned with the position of the axes and the profile of the opposing holes in the housing and are offset relative to the axes of holes sewn into the part.