установка для нанесения гальванических покрытий на наружную поверхность деталей

Формула изобретения

1. Установка для нанесения гальванических покрытий на наружную поверхность деталей, содержащая гальваническую ванну с крышкой и анодом, активная зона которого обращена к обрабатываемой детали, систему вентиляции и циркуляции электролита, механизм зажима и вращения детали в виде пары основных шпинделей, установленных в отверстиях торцевых стенок ванны с возможностью осевого смещения, отличающаяся тем, что анод выполнен в виде пластины с отверстиями для циркуляции электролита с шириной его активной зоны, соответствующей осевому размеру детали, ограниченной по крайней мере двумя диэлектрическими экранами, а на крышке, с нижней стороны, закреплены с возможностью контакта с обрабатываемой поверхностью детали и возвратно-поступательного движения механические активаторы.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что шпиндели установлены с возможностью одновременного возвратно-поступательного перемещения.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что шпиндели кинематически связаны между собой с возможностью одновременного вращения в одну сторону.

4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что механизм зажима и вращения детали содержит дополнительные шпиндели, установленные попарно рядами, параллельно друг другу в одном ряду шпинделей и соответствующему основному шпинделю и оппозитно друг другу в каждой паре шпинделей и с возможностью одновременного возвратно-поступательного перемещения друг с другом и с парой основных шпинделей.

5. Установка по п.1, отличающаяся тем, что шпиндели имеют сменные наконечники, выбранные в зависимости от осевого размера обрабатываемой детали.

6. Установка по п.1, отличающаяся тем, что диэлектрические экраны выбраны в зависимости от геометрии обрабатываемой детали и закреплены с возможностью перестановки.

7. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в крышке установлены подвижные газоотводные элементы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к гальванотехнике, в частности, к устройствам для нанесения покрытий на наружную поверхность деталей в протоке электролита.

Известна установка для восстановления и упрочнения валов, содержащая станину, механизм для закрепления деталей в виде приводной цанги с токоподводом и подпружиненного центра с возможностью осевого смещения, электролизную ячейку с абразивными брусками, механизм горизонтального перемещения ячейки и систему циркуляции электролита /Авт. свил. СССР N 1673647, МПК C 25 D 5/02, 1991 г,

Эта установка позволяет получать покрытия высокого качества на локальных участках за счет совмещения осаждения с абразивной обработкой и возвратно-поступательного движения детали. Наличие механизма горизонтального перемещения ячейки позволяет получать покрытия на различных участках длинномерной детали.

Однако данная установка позволяет получать гальванические покрытия только на локальных простых цилиндрических участках. Кроме того, она предназначена для обработки деталей одного типоразмера. При изменении диаметра обрабатываемой детали или длины обрабатываемого участка необходимы соответствующие ячейки. Все это снижает производительность установки и снижает ее функциональные возможности при наличии одной ячейки.

Известна также установка для нанесения электролитического покрытия на наружную поверхность полых валков, содержащая гальваническую ванну с анодом, активная зона которого обращена к обрабатываемой детали, и крышкой, системы вентиляции и циркуляции электролита, механизм зажима и вращения деталей, выполненный в виде пары шпинделей, входящих в отверстия торцевых стенок ванны и установленных с возможностью осевого смещения /Акц. заявка Японии N 57-36966, МПК C 25 D 7/04, 17/06, 1982 г./.

Эта установка позволяет получать гальванические покрытия на всей поверхности цилиндрической детали. Причем диаметр деталей может колебаться в значительных пределах. Однако покрытия на данной установке получаются шероховатыми и требуют последующей механической обработки.

Кроме того, механизм зажима детали в виде кассеты предназначен для переноса деталей из одной ванны в другую и рассчитан только на одну деталь. Это усложняет конструкцию всей установки и не позволяет обрабатывать одновременно несколько деталей.

Данная установка предназначена для обработки всей поверхности деталей простой формы (в виде валика). Детали более сложной конфигурации с участками, не подлежащими покрытию, (резьбовой частью, проушинами, центральным поршнем) должны иметь сложную изоляцию.

Изобретением решается задача создания установки для нанесения гальванического покрытия на наружные поверхности деталей, обладающей повышенной производительностью, высоким качеством покрытия, широкими технологическими возможностями, обеспечиваемыми благодаря обработке изделий различной конфигурации /номенклатуры/.

Для решения поставленной задачи в установке для нанесения гальванических покрытий на наружную поверхность деталей, содержащей гальваническую ванну с анодом, активная зона которого обращена к обрабатываемой детали, и крышкой, системы вентиляции и циркуляции электролита, механизм зажима и вращения деталей, выполненный в виде пары основны шпинделей, входящих в отверстия торцевых стенок ванны и установленных с возможностью осевого смещения, предложено, согласно настоящему изобретению, анод, имеющий отверстия для циркуляции электролита, выполнить в форме пластины таким образом, что ширина его активной зоны, соответствующая осевому размера обрабатываемой поверхности детали, ограничена по крайней мере двумя введенными диэлектрическими экранами, при этом в крышке с нижней стороны закреплены с возможностью контакта с обрабатываемой поверхностью и возвратно-поступательного движения механические активаторы.

При этом шпинделя установлены с возможностью одновременного возвратно-поступательного перемещения.

Кроме того, шпинделя кинематически связаны между собой с возможностью одновременного вращения в одну сторону.

Механизм зажима и вращения деталей содержит дополнительные шпинделя, установленные попарно рядами, параллельно друг другу в одном ряду шпинделей и соответствующему основному шпинделю и оппозитно друг другу в каждой паре шпинделей и с возможностью одновременного возвратно-поступательного перемещения друг с другом и с парой основных шпинделей.

Шпинделя могут быть снабжены сменными наконечниками, выбранными в зависимости от осевого размера обрабатываемой детали.

Диэлектрические экраны выбираются в зависимости от геометрии обрабатываемой детали и закрепляются с возможностью их переустановки.

В крышке гальванической ванны могут быть установлены подвижные газоотводные элементы.

Наличие в гальванической ванне экранов позволяет получать гальванические покрытия строго в необходимых местах и избежать трудоемкой операции по изоляции шпинделей и участков, не подлежащих покрытию; при этом закрепление с нижней стороны крышки механических активаторов для механической активации позволяет получать качественные покрытия при высокой плотности тока в размер и не требующих последующей механической обработки.

Одновременное сближение и раздвижение шпинделей позволяет вдвое сократить их ход и зажимать группу деталей без их осевого смещения. Это условие необходимо для четкой ориентации деталей относительно анода и диэлектричских экранов, определяющих зону электроосаждения. Так, например, для штока, имеющего на средней части нехромируемый поршень большего диаметра, чем обрабатываемая поверхность, применяется экран в виде вертикальной перегородки с пазами, в которые входит поршень. При зажиме такого штока его осевое смещение относительно экрана недопустимо. При обработке деталей с гладкими концами передача крутящего номера от шпинделей производится за счет осевого сжатия этой детали. Для исключения проворачивания детали относительно шпинделя они с обеих сторон выполнены приводными, для чего они кинематически связаны с возможностью одновременного вращения. Это условие также необходимо в случае обработки детали с одним водилом, особенно массивной, когда второй шпиндель вращается только за счет трения при контакте с торцевой частью детали. Проворачивание детали относительно шпинделя приводит к быстрому износу его контактной части. В случае обоих токоподводящих шпинделей этот износ увеличивается, что приводит к ухудшению элетрического контакта и, соответственно, к ухудшению качества покрытия. Выполнение механизма зажима и вращения в виде двух рядов шпинделей позволяет проводить групповую обработку двух и более деталей, что способствует пропорциональному увеличению производительной установки. Наличие на шпинделе сменных наконечников позволяет наносить гальванические покрытия на детали, имеющие различные осевые размеры. Для обработки деталей с другой конфигурацией (общая длина, другие обрабатываемые участки) шпинделя снабжены сменными наконечниками, а диэлектрические экраны выполнены сменными. Эти условия позволяют значительно расширить номенклатуру обрабатываемых на одной установке деталей. Для улучшения условий труда и техники безопасности за счет эффективного отсоса паров рабочей жидкости в крышке размещены вентиляционные каналы, соединенные, например, с помощью гибкого трубопровода с вытяжной вентиляционной системой. Изобретение поясняется на примере выполнения. На фиг. 1 изображена установка для нанесения гальванических покрытий на наружную поверхность деталей, общий вид; на фиг. 2 разрез А А на фиг. 1 с закрытой крышкой; на фиг.3 то же с открытой крышкой; на фиг. 4 кинематическая схема привода кареток; на фиг. 5 вариант выполнения экрана для штока с центральным поршнем. Установка содержит раму 1 с двумя горизонтально расположенными колоннами 2, на которых подвижно установлена каретка 3 с приводом 4, основным ведущим шпинделем 5 и дополнительными ведущими шпинделями 6, кинематически связанными между собой, каретка 7 с основным подпружиненным шпинделем 8 и дополнительными подпружиненными шпинделями 9, и гальваническую ванну 10. Каждая из обрабатываемых деталей 11 размещается в гальванической ванне 10 и зажимается либо парой основных шпинделей 5 и 8, либо парой дополнительных шпинделей 6 и 9, входящих в отверстия, выполненные в торцовых стенках ванны 10 и расположенных соответственно в каретках 3 и 7, связанных между собой для обеспечения одновременного сближения и раздвижения посредством системы рычагов 12 с пневмоцилиндром 13. Гальваническая ванна 10 посредством изоляторов 14 установлена на раме 1 и состоит из наружной ванны 15 с крышкой 16, выполненных из химически стойкого материала, например титана, и внутренней ванны 17, выполненной из химически стойкого диэлектрического материала, например метилметакрилата, винилпласта, полипропилена.

При этом наружная ванна 15 и внутренняя ванна 17 образуют рессиверную полость А для подачи электролита через патрубок 18 и сливную полость Б для отвода электролита через патрубок 19.

Во внутренней ванне 17 установлены сменные диэлектрические экраны 20 с образованием необходимой зоны электролиза для обрабатываемой детали.

Между экранами 20 и деталью 11 размещен анод 21, выполненный в виде пластины. Ширина активной зоны анода 21, т.е. стороны, обращенной к обрабатываемой поверхности детали п 11, соответствует осевому размеру обрабатываемой поверхности детали 11 и ограничена двумя диэлектрическими экранами 20. Диэлектрические экраны 20 выбираются в зависимости от геометрии обрабатываемой детали 11 и закрепляются с возможностью их переустановки, т.е. выполнены сменными.

Анод 21 имеет отверстия 22 для сообщения с ресиверной полостью А.

С другой стороны экранов 20 во внутренней ванне 17 выполнены отверстия 23 для свободного слива электролита в полость Б. Для деталей, имеющих в средней части участок, не подлежащей покрытию, экран 2 может быть выполнен в виде коробки (фиг. 5).

Крышка 16 шарнирно установлена на наружной ванне 15 и связана посредством рычага 24 с пневмоцилиндром 25. В крышке 16 выполнены отверстия, в которых размещены воздуховоды 26, выполненные в виде гофрированных шлангов.

С нижней стороны крышки 16 в направляющих 27 установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения ползун 28, на котором закреплены подпружиненные механические активаторы 29, контактирующие с обрабатываемой деталью 11.

Для одновременного вращения ведущих 5, 6 и ведомых 8, 9 шпинделей они соединены валами 30, 31 посредством муфты 32. Муфта 32, выполненная, например, шлицевой, обеспечивает nеpe- дачу крутящего момента при осевом перемещении кареток 3 и 7 и соответственно валов 30, 31 от привода 4.

Механические активаторы 29 снабжены приводом 33 возвратно-поступательного перемещения, установленным на крышке 16.

На шпинделях 5, 6 и 8, 9 в зоне между наружной 15 и внутренней 17 ваннами установлены отбойные тарелки 34, обеспечивающие стекание электролита вниз, исключая тем самым его попадание на внутренние стенки наружной ванны 15.

Шпинделя 5, 6 и 8, 9 в зависимости от осевого размера обрабатываемой детали 11 снабжаются сменными наконечниками.

Установка работает следующим образом.

Детали 1 устанавливают в гальванической ванне 10 между основными шпинделями 5, 6, либо любой парой дополнительных шпинделей 6, 9 и зажимают посредством механизма пневмоцилидра 25 через рычаги 24. Наружную ванну 15 закрывают крышкой 16, включают привод вращения 4 и привод 33 возвратно-поступательного перемещения механических активаторов 29, контактирующих с обрабатываемой поверхностью деталей 11. Затем включают насос, и электролит из бака (не показан) подается в рессиверную полость А. Из рессиверной полости А электролит через отверстия внутренней ванны 17 и анода 21 равномерно поступают в зону электрохимической обработки, где необходимый уровень электролита поддерживается вертикально ориентированными диэлектрическими экранами 20. Электролит, проходя в зазоры между шпинделями 5, 6 и 8, 9 и вырезами в диэлектрическом экране 20, попадает в переливные карманы, и по сливному трубопроводу через патрубок 19 поступает в бак. Минимальный зазор между штоками и вырезами в экранах позволяет поддерживать необходимый уровень электролита в зоне электрохимической обработки. Включают источник тока, начинается процесс электролитического нанесения покрытия на нужную поверхность детали 11 с одновременной ее механической обработкой. После получения покрытия необходимой толщины прекращают подачу тока, выключают насос и приводы вращения и возвратно-поступательного перемещения. Затем осуществляют подачу воздушной смеси на детали 11 для их промывки через специальное душирующее устройство /фиг. 3/. Количество воды, поступающее для промывки деталей 11 и попадающее через гальваническую ванну в бак, не превышает количества воды, требуемого для корректировки электролита. По окончании промывки подачу воздушной смеси прекращают и производят выгрузку деталей. Установка для нанесения гальванического хромового покрытия на наружную поверхность деталей в соответствии с настоящим описанием изготовлена и прошла промышленные испытания Результаты испытаний подтвердили работоспособность установки и высокое качество наносимых на ней покрытий: полученная партия штоков обладала блестящим хромовым покрытием толщиной 10 40 мкм при шероховатости Ra 0,01.0,02 мкм и разнотолщинности 1 2 мкм. Кроме того, преимущества заявляемой установки по сравнению с существующими, и, в частности, с установкой, принятой за прототип, состоят в повышении производительности, как минимум, в два раза за счет: групповой обработки деталей. Кроме того, процесс нанесения гальванических покрытий на заявляемой установке характеризуется экологической чистотой за счет отсутствия вредных газовыделений и отсутствия загрязненных сточных вод. На промывку одного квадратного метра поверхности деталей используется 1,0 ^oC 2,5 литра воды, которая возвращается в бак для корректировки испаряющегося электролита.