Электрические методы обработки металлов

Электрофиз и ческие и электрохим и ческие м е тоды обраб о тки, общее название методов обработки конструкционных материалов непосредственно электрическим током, электролизом и их сочетанием с механическим воздействием. В Э. и э. м. о. включают также методы ультразвуковые, плазменные и ряд других методов. С разработкой и внедрением в производство этих методов сделан принципиально новый шаг в технологии обработки материалов — электрическая энергия из вспомогательного средства при механической обработке (осуществление движения заготовки, инструмента) стала рабочим агентом. Всё более широкое использование Э. и э. м. о. в промышленности обусловлено их высокой производительностью, возможностью выполнять технологические операции, недоступные механическим методам обработки. Э. и э. м. о. весьма разнообразны и условно их можно разделить на электрофизические (электроэрозионные, электромеханические, лучевые), электрохимические и комбинированные (рис. 1).

Электрофизические методы обработки

Электроэрозионная обработка основана на вырывании частиц материала с поверхности импульсом электрического разряда. Если задано напряжение (расстояние) между электродами, погруженными в жидкий диэлектрик, то при их сближении (увеличении напряжения) происходит пробой диэлектрика — возникает электрический разряд, в канале которого образуется плазма с высокой температурой.

Т. к. длительность используемых в данном методе обработки электрических импульсов не превышает 10 —2 сек, выделяющееся тепло не успевает распространиться в глубь материала и даже незначительной энергии оказывается достаточно, чтобы разогреть, расплавить и испарить небольшое количество вещества. Кроме того, давление, развиваемое частицами плазмы при ударе об электрод, способствует выбросу (эрозии) не только расплавленного, но и просто разогретого вещества. Поскольку электрический пробой, как правило, происходит по кратчайшему пути, то прежде всего разрушаются наиболее близко расположенные участки электродов. Т. о., при приближении одного электрода заданной формы (инструмента) к другому (заготовке) поверхность последнего примет форму поверхности первого (рис. 2). Производительность процесса, качество получаемой поверхности в основном определяются параметрами электрических импульсов (их длительностью, частотой следования, энергией в импульсе). Электроэрозионный метод обработки объединил электроискровой и электроимпульсный методы.

Электроискровая обработка была предложена советскими учёными H. И. и Б. Р. Лазаренко в 1943. Она основана на использовании искрового разряда. При этом в канале разряда температура достигает 10000 °С, развиваются значительные гидродинамические силы, но сами импульсы относительно короткие и, следовательно, содержат мало энергии, поэтому воздействие каждого импульса на поверхность материала невелико. Метод позволяет получить хорошую поверхность, но не обладает достаточной производительностью. Кроме того, при этом методе износ инструмента относительно велик (достигает 100% от объёма снятого материала). Метод используется в основном при прецизионной обработке небольших деталей, мелких отверстий, вырезке контуров. твердосплавных штампов проволочным электродом (см. ниже).

Электроимпульсная обработка основана на использовании импульсов дугового разряда. Предложена советским специалистом М. М. Писаревским в 1948. Этот метод стал внедряться в промышленность в начале 1950-х гг. В отличие от искрового, дуговой разряд имеет температуру плазмы ниже (4000—5000°С), что позволяет увеличивать длительность импульсов, уменьшать промежутки между ними и т. о. вводить в зону обработки значительные мощности (несколько десятков квт), т. е. увеличивать производительность обработки. Характерное для дугового разряда преимущественно разрушение катода приводит к тому, что износ инструмента (в этом случае он подключается к аноду) ниже, чем при электроискровой обработке, составляя 0,05—0,3% от объёма снятого материала (иногда инструмент вообще не изнашивается). Более экономичный электроимпульсный метод используется в основном для черновой обработки и для трёхкоординатной обработки фасонных поверхностей. Оба метода (электроискровой и электроимпульсный) дополняют друг друга.

Электроэрозионные методы особенно эффективны при обработке твёрдых материалов и сложных фасонных изделий. При обработке твёрдых материалов механическими способами большое значение приобретает износ инструмента. Преимущество электроэрозионных методов (как и вообще всех Э. и э. м. о.) состоит в том, что для изготовления инструмента используются более дешёвые, легко обрабатываемые материалы. Часто при этом износ инструментов незначителен. Например, при изготовлении некоторых типов штампов механическими способами более 50% технологической стоимости обработки составляет стоимость используемого инструмента. При обработке этих же штампов электроэрозионными методами стоимость инструмента не превышает 3,5%. Условно технологические. приёмы электроэрозионной обработки можно разделить на прошивание и копирование. Прошиванием удаётся получать отверстия диаметром менее 0,3 мм, что невозможно сделать механическими методами. В этом случае инструментом служит тонкая проволочка. Этот приём на 20—70% сократил затраты на изготовление отверстий в фильерах, в том числе алмазных. Более того, электроэрозионные методы позволяют изготовлять спиральные отверстия. При копировании получила распространение обработка ленточным электродом (рис. 3). Лента, перематываясь с катушки на катушку, огибает копир, повторяющий форму зуба. На грубых режимах лента «прорезает» заготовку на требуемую глубину, после чего вращением заготовки щель расширяется на нужную ширину. Более распространена обработка проволочным электродом (лента заменяется проволокой). Этим способом, например, можно получать из единого куска материала одновременно пуансон и матрицу штампа, причём их соответствие практически идеально. Возможности электроэрозионной обработки при изготовлении деталей сложной формы видны из рис. 4а, б. Другие её разновидности: размерная обработка, упрочнение инструмента, получение порошков для порошковой металлургии и др. См. также Вихрекопировальная обработка.

Первый в мире советский электроэрозионный (электроискровой) станок был предназначен для удаления застрявшего в детали сломанного инструмента (1943). С тех пор в СССР и за рубежом выпущено большое число разнообразных по назначению, производительности и конструкции электроэрозионных станков. По назначению (как и металлорежущие станки) различают станки универсальные, специализированные (см., напр., рис. 5) и специальные, по требуемой точности обработки — общего назначения, повышенной точности, прецизионные. Общими для всех электроэрозионных станков узлами являются устройство для крепления и перемещения инструмента (заготовки), гидросистема, устройство для автоматического регулирования межэлектродного промежутка (между заготовкой и инструментом). Генераторы соответствующих импульсов (искровых или дуговых) изготовляются, как правило, отдельно и могут работать с различными станками. Основные отличия устройств для перемещения инструмента (заготовки) в электроэрозионных станках от таковых в металлорежущих станках — отсутствие значительных силовых нагрузок и наличие электрической изоляции между электродами. Гидросистема состоит из ванны с рабочей жидкостью (технического масла, керосин и т. п.), гидронасоса для прокачивания жидкости через межэлектродный промежуток и фильтров для очистки жидкости, поступающей в насос, от продуктов эрозии.

Электроимпульсный станок отличается от электроискрового практически только генератором импульсов. Советская промышленность выпускает генераторы различного назначения. Развитие техники полупроводниковых приборов позволило создать генераторы, обеспечивающие изменение параметров импульсов в широких пределах. Например, у советского генератора ШГИ-125-100 диапазон частот следования импульсов 0,1—100 кгц, длительность импульсов 3—9000 мксек, максимальная мощность 7,5 квт, номинальная сила тока 125 а. Диапазон рабочих напряжении, вырабатываемых для электроискровой обработки, — 60—200 в, а для электроимпульсной — 20—60 в. Современные электроэрозионные станки — высокоавтоматизированные установки, зачастую работающие в полуавтоматическом режиме.

Читайте также:  S10 k275 как проверить

Электромеханическая обработка объединяет методы, совмещающие одновременное механическое и электрическое воздействие на обрабатываемый материал в зоне обработки. К ним же относят методы, основанные на использовании некоторых физических явлений (например, гидравлический удар, ультразвук и др.).

Электроконтактная обработка основана на введении в зону механической обработки электрической энергии — возбуждении мощной дуги переменного или постоянного тока (до 12 ка при напряжении до 50 в) между, например, диском, служащим для удаления материала из зоны обработки, и изделием (рис. 6). Применяется для обдирки литья, резки и других видов обработки, аналогичных по кинематике движений почти всем видам механической обработки. Преимущества метода — высокая производительность (до 10 6 мм 3 /мин) на грубых режимах, простота инструмента, работа при относительно небольших напряжениях, низкие удельные давления инструмента — 30—50 кн/м 2 (0,3— 0,5 кгс/см 2 ) и, как следствие, возможность использования для обработки твёрдых материалов инструмента, изготовленного из относительно мягких материалов. Недостатки — большая шероховатость обработанной поверхности, тепловые воздействия на металл при жёстких режимах.

Разновидностью электроконтактной обработки является электроабразивная обработка — обработка абразивным инструментом (в т. ч. алмазно-абразивным), изготовленным на основе проводящих материалов. Введение в зону обработки электрической энергии значительно сокращает износ инструмента.

Электроконтактные станки по кинематике не отличаются практически от соответствующих металлорежущих станков; имеют мощный источник тока.

Магнитоимпульсная обработка применяется для пластического деформирования металлов и сплавов (обжатие и раздача труб, формовка трубчатых и листовых заготовок, калибровка и т. п.) и основана на непосредственном преобразовании энергии меняющегося с большой скоростью магнитного поля, возбуждаемого, например, при разряде батареи мощных конденсаторов на индуктор, в механическую работу при взаимодействии с проводником (заготовкой) (рис. 7). Преимущества метода — отсутствие движущихся и трущихся частей в установках, высокая надёжность и производительность, лёгкость управления и компактность, наличие лишь одного инструмента — матрицы или пуансона (роль другого выполняет поле) и др.: недостатки — относительно невысокий кпд, затруднительность обработки заготовок с отверстиями или пазами (мешающими протеканию тока) и большой толщины.

Электрогидравлическая обработка (главным образом штамповка). Основана на использовании энергии гидравлического удара при мощном электрическом (искровом) разряде в жидком диэлектрике (рис. 8). При этом необходимо вакуумирование полости между заготовкой и матрицей, поскольку из-за огромных скоростей движения заготовки к матрице воздух не успевает уйти из полости и препятствует плотному прилеганию заготовки к матрице. Метод прост, надёжен, но обладает небольшим кпд, требует высоких электрических напряжений и не всегда даёт воспроизводимые результаты.

К электромеханической обработке относится также ультразвуковая обработка.

Лучевая обработка. К лучевым методам обработки относится обработка материалов электронным пучком и световыми лучами (см. Лазерная технология). Электроннолучевая обработка осуществляется потоком электронов высоких энергий (до 100 кэв). Таким путём можно обрабатывать все известные материалы (современная электронная оптика позволяет концентрировать электронный пучок на весьма малой площади, создавать в зоне обработки огромные плотности мощности). Электроннолучевые станки могут выполнять резание (в т. ч. прошивание отверстий) и сварку с большой точностью (до 50 ). Основой электроннолучевого станка является электронная пушка. Станки имеют также устройства контроля режима обработки, перемещения заготовки, вакуумное оборудование. Из-за относительно высокой стоимости, малой производительности, технической сложности станки используются в основном для выполнения прецизионных работ в микроэлектронике, изготовления фильер с отверстиями малых (до 5 мкм) диаметров, работ с особо чистыми материалами.

К электрофизическим методам обработки относится также плазменная обработка.

Электрохимические методы обработки

Основаны на законах электрохимии. По используемым принципам эти методы разделяют на анодные и катодные (см. Электролиз), по технологическим возможностям — на поверхностные и размерные.

Поверхностная электрохимическая обработка. Практическое использование электрохимических методов началось с 30-х гг. 19 в. (гальваностегия и гальванопластика, см. Гальванотехника). Первый патент на электролитическое полирование был выдан в 1910 Е. И. Шпитальскому. Суть метода состоит в том, что под действием электрического тока в электролите происходит растворение материала анода (анодное растворение), причём быстрее всего растворяются выступающие части поверхности, что приводит к её выравниванию. При этом материал снимается со всей поверхности, в отличие от механического полирования, где снимаются только наиболее выступающие части. Электролитическое полирование позволяет получить поверхности весьма малой шероховатости. Важное отличие от механического полирования — отсутствие каких-либо изменений в структуре обрабатываемого материала. См. статьи Анодирование, Пассивирование.

Размерная электрохимическая обработка. К этим методам обработки относят анодно-гидравлическую и анодно-механическую обработку.

Анодно-гидравлическая обработка впервые была применена в Советском Союзе в конце 20-х гг. для извлечения из заготовки остатков застрявшего сломанного инструмента. Скорость анодного растворения зависит от расстояния между электродами: чем оно меньше, тем интенсивнее происходит растворение. Поэтому при сближении электродов поверхность анода (заготовка) будет в точности повторять поверхность катода (инструмента). Однако процессу растворения мешают продукты электролиза, скапливающиеся в зоне обработки, и истощение электролита. Удаление продуктов растворения и обновление электролита осуществляются либо механическим способом (анодно-механическая обработка), либо прокачиванием электролита через зону обработки (рис. 9).

Этим методом, подбирая электролит, можно обрабатывать практически любые токопроводящие материалы, обеспечивая высокую производительность в сочетании с высоким качеством поверхности. Используемые для анодно-гидравлической обработки электрохимические станки просты в обращении, используют низковольтное (до 24 в) электрооборудование. Однако значительные плотности тока (до 200 а/см 2 ) требуют мощных источников тока, больших расходов электролита (иногда до 1 /3 площади цехов занимают баки для электролита).

Комбинированные методы обработки сочетают в себе преимущества электрофизических и электрохимических методов. Используемые сочетания разнообразны. Например, сочетание анодно-механической обработки с ультразвуковой в некоторых случаях повышает производительность в 20 раз. Существующие электроэрозионно-ультразвуковые станки позволяют использовать оба метода как раздельно, так и вместе.

Лит.: Вишницкий А. Л., Ясногородский И. 3., Григорчук И. П., Электрохимическая н электромеханическая обработка металлов, Л., 1971; Электрофизические и электрохимические методы размерной обработки материалов, М., 1971; Черепанов Ю. П., Самецкий Б. И., Электрохимическая обработка в машиностроении, М., 1972; Новое в электрофизической и электрохимической обработке материалов, Л., 1972.

Рис. 5. Электроэрозионный станок для извлечения обломков свёрл из глубоких отверстий в коленчатых валах.

Рис. 2. Схема электроэрозионного метода обработки: 1 — инструмент; 2 — заготовка; 3 — жидкий диэлектрик; 4 — электрические разряды.

Рис. 7. Схема магнитоимпульсной обработки: 1 – индуктор; 2 – заготовка. Пунктиром показаны магнитные силовые линии; жирными стрелками – механические силы.

Читайте также:  Бензопила хускварна 240 заводится и глохнет

Рис. 3. Схема обработки пазов ленточным электродом: 1 — лента; 2 — катушки; 3 — копир; 4 — заготовка.

Рис. 9. Схема анодно-гидравлической обработки поверхности турбинной лопатки подвижными электродами: 1 — лопатка; 2 — электроды; 3 — электролит. Стрелками показано направление движения электродов и электролита.

Рис. 8. Схема устройства для электрогидравлической штамповки: 1 – электроды; 2 – заготовка; 3 – вакуумная полость матрицы; 4 – матрица; 5 – рабочая жидкость.

Рис. 4б. Рабочее колесо газовой турбины, обработанное электроэрозионным методом.

Рис. 6. Принципиальная схема электроконтактной обработки: 1 — заготовка; 2 — диск; 3 — источник питания.

Рис 4. Половина ковочного штампа.

Рис. 1. Классификация основных электрофизических и электрохимических методов обработки.

При обработке металлов резанием получение деталей необхо­димых размеров достигается снятием стружки с поверхности обра­батываемой заготовки. Стружка, таким образом, является одним из наиболее распространенных отходов в металлообработке, объем которого составляет примерно 8 млн т в год. При этом по меньшей мере 2 млн т — это отходы переработки высоколегированных и дру­гих особо ценных сталей. При обработке на современных метал­лорежущих станках в стружку зачастую идет до 30. 40 % металла от общей массы заготовки.

Установлено, что экономия только 1 % проката черных металлов, используемого для изготовления различных деталей в станко­строительной и инструментальной промышленности, позволит производить ежегодно 15000 универсальных токарно-винторезных станков.

Поэтому все большее внимание уделяется новым способам обработки металлов, основанным на безотходной или малоотходной технологии. Появление новых способов обработки обусловливается также все более широким распространением в машиностроении и других отраслях народного хозяйства высокопрочных, коррозионно-стойких и жаропрочных металлов и сплавов, обработка которых обычными методами затруднена.

К новым методам обработки металлов относятся химические, электрические, плазменные, лазерные, ультразвуковые, а также гидропластическая обработка металлов.

Решающая роль в ускорении технического прогресса в машино- и приборостроении принадлежит новым прогрессивным технологическим процессам, которые позволяют резко увеличить производительность труда, снизить трудоемкость, повысить надежность и долговечность из­делий. В практике металлообработки одно из ведущих мест начинают занимать электрофизические и электрохимические методы. Удельный вес технологических операций, выполняемых этими методами, в общем объеме еще не превышает 1%, однако их применение позволило значительно уменьшить трудности внедрения твердых сплавов, облегчить переход к широкому использованию труднообрабатываемых материалов, в том числе неметаллических, решить ряд сложных технологических задач, связанных с производством изделий из материалов, ранее не поддававшихся обработке.

Химические и электрические способы обработки

Основное отличие электрофизических и электрохимиче­ских методов от механической обработки резанием или дав­лением — непосредственное использование в роли обраба­тывающего инструмента электрической энергии или со­здаваемых при ее помощи физических и химических явле­ний. Технологическое использование электроэнергии для обработки материалов характеризуется такими важными особенностями, как: практическая независимость скорости, качества и производительности обработки от физико-меха­нических свойств обрабатываемых материалов; высокая технологическая гибкость процессов обработки; отсут­ствие надобности в применении специальных инструменталь­ных материалов с высокой твердостью, прочностью и изно­состойкостью; значительное сокращение расхода матери­алов; пригодность для выполнения ряда операций, которые другими методами обработки осуществить невозможно; относительная несложность технологического процесса и простота оборудования; возможность местной обработки крупногабаритных изделий без применения специальных станков; возможность полной автоматизации и механиза­ции процессов обработки; улучшение условий труда и др.

Прогрессивные методы обработки условно можно разделить на две группы. К первой относятся методы, при­меняемые для удаления материала с обрабатываемых поверх­ностей, его переноса и формообразования с помощью электри­ческой энергии, вводимой непосредственно в зону обработки. Это электроэрозионные (электроискровая, элекроимпульс-ная, электроконтактная, анодно-механическая обработки)и электрохимические методы (электрохимическая, электрохи-мико-механическая и другие виды обработки). Ко второй группе относятся методы с предварительным преобразо­ванием вне рабочей зоны электрической энергии в другие виды. Это светолучевые, электронно-лучевые, ультразвуковые методы и др. Известно много комбинированных методов обработки, включающих элементы как первой, так и второй групп.

Электрофизические и электрохимические методы обработки материалов успешно применяются практически на всех стадиях производства. С помощью этих методов осу­ществляются многие операции предварительной обработки (резка и обдирка заготовок, отрезка литниковых систем, снятие припуска и др.), размерной обработки (изготовление и обработка деталей сложной конфигурации), финишной и прецизионной обработки (поверхностное упрочнение, шлифование, полирование), а также многие восстанови­тельные работы (ремонт штампов, извлечение сломанного инструмента и др.).

При химической обработке используется химическая энергия. Снятие определенного слоя металла осуществляется в химически активной среде (химическое фрезерование). Оно заключается в регулируемом по времени и месту растворении металла с поверхности изделий путем травления их в кислотных и щелочных ваннах. Поверхности, не подлежащие обработке, защищают химически стойкими покрытиями (лаки, краски, светочувствительные эмульсии и др.). Постоянство скорости травления поддерживается за счет неизменной концентрации раствора.

Химическими методами обработки получают местные утонения на нежестких заготовках; ребра жесткости; извилистые канавки и щели; «вафельные» поверхности; обрабатывают поверхности, труднодоступные для режущего инструмента.

При электрическом методе электрическая энергия преобразуется в тепловую, химическую и другие виды энергии непосредственно в процессе удаления заданного слоя. В соответствии с этим электрические методы обработки разделяют на электрохи­мические, электроэрозионные, электротермические и электромеханические.

Электрохимическая обработка основана на законах анодного растворения металла при электролизе. При прохождении постоянного электрического тока через электролит на поверхности заготовки, включенной в электрическую цепь и являющейся анодом, происходят химические реакции и образуются соединения, которые переходят в раствор или легко удаляются механическим способом. Электрохимическую обработку применяют при полировании, размерной обработке, хонинговании, шлифовании, очистке металлов от оксидов, ржавчины и т.д.

Электроэрозионная обработка основана на законах эрозии (разрушения) электродов из токопроводящих материалов при пропускании между ними импульсного электрического тока. Она применяется для прошивания полостей и отверстий любой формы, разрезания, шлифования, гравирования, затачивания и упрочнения инструмента. В зависимости от параметров импульсов и вида применяемых для их получения генераторов электроэрозионная обработка разделяется на электроискровую, электроимпульсную и электроконтактную.

Электроэрозионные методы обработки металлов основаны на использовании явления электрической эрозии (разрушения электрическим разрядом), при которой проявляется локальное тепловое действие импульсов электрического тока. Электрический разряд происходит между двумя электродами инструментом и обрабатываемой деталью. Повторение импульсов обусловливает съем слоя металла с детали, в результате чего образуется углубление, соответствующее форме поверхности инструмента. В процессе обработки межэлектродный промежуток (канал разряда) нужно сохранять постоянным, электрические им­пульсы должны быть кратковременными и подаваться с определенной частотой.

Рис. 13.1. Схема электроискровой обработки металлов

Электроискровую обработку металлов разработали и впервые осуществили в 1943 г. лауреаты Государственной премии Борис Романович Лазаренко и Нина Ивановна Лазаренко – научные сотрудники Института прикладной физики АН МССР в г. Кишиневе.. Ее применяют для обработки закаленных сталей и твердых сплавов: сверления отверстий малых диаметров (а

Читайте также:  Как провести проводку под точечные светильники

Дата добавления: 2018-02-18 ; просмотров: 383 ; ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ

К электрическим способам обработки относятся такие виды обработки, при осуществлении которых происходит съем металла или изменение структуры и качества поверхностного слоя детали.

Электрическая обработка включает в себя электроэрозион-ные, электрохимические способы обработки деталей, которые являются следствием термического, химического или комбинированного действия электрического тока, подводимого непосредственно к детали и инструменту.

Электроэрозионные способы обработки металлов по назначению различаются на способы, с помощью которых осуществляют:

  • 1) электроэрозионную размерную обработку металлов (съем металла и придание заготовке заданной формы и размера);
  • 2) электроэрозионное упрочнение или покрытие (изменение свойств поверхностного слоя).

Известно, что при непрерывном подводе энергии (электросварка) теряется точность обработки, появляется дефектный оплавленный подслой и ухудшается шероховатость поверхности. При импульсном же подводе энергии эти недостатки устраняются.

В настоящее время применяют такие способы электроэрози-онной обработки, как электроискровой и электроимпульсный. К этой же группе следует отнести и анодно-механический способ.

Электроискровой способ. Скорость съема металла на максимальных режимах при обработке стали составляет в среднем 600 мм 3 /мин и близка к предельно возможной для этого способа обработки металлов, сила тока от 0,2 до 300 А.

Электроискровая установка работает от генератора постоянного тока. Заготовку I (рис. 7.30) подключают к аноду, а инструмент 2 — к катоду. Реостат Я служит для регулирования величины зарядного тока конденсатора С. Между инструментом и заготовкой поддерживается зазор от нескольких сотых до нескольких десятых миллиметра; через этот зазор электрическим напряжением пробивается искровой разряд, накопленный в конденсаторе. Искровой разряд длится 10 4 с и менее и сопровождается отрывом от анода частиц металла. Для предотвращения перехода искрового разряда в электрическую дугу и для лучшего отвода выработанных частиц металла электроды помещают в жидкий диэлектрик или полупроводник (керосин, минеральное масло и пр.) Разряженный мгновенным искровым пробоем конденсатор затем вновь заряжается, накопленная энергия снова переходит в искровой разряд и т. д. Таким образом, импульсы тока вызывают постепенное разрушение электрода-заготовки в месте действия электрода-инструмента, причем форма получаемой в заготовке полости соответствует контуру инструмента.

Рис. 7.30. Схема электроискровой установки: 1 — деталь; 2 — инструмент

Производительность электроискровой обработки повышается усилением тока, однако вместе с тем ухудшается качество обработки. При малых токах точность обработки может быть достигнута 0,02 мм и шероховатость поверхности Яа 0,1 мкм. Электроды-инструменты выполняют из меди, латуни, чугуна, стали.

Электроискровой способ применяется для прошивочных работ, изготовления полостей сложной конфигурации, а также для шлифования тел вращения.

Электроимпулъсный способ отличается от электроискрового устройством для генерирования импульсов, параметрами и формой импульса, а также полярностью электродов.

Электроимпульсная обработка имеет значительные преимущества по сравнению с электроискровой. Улучшение технологических характеристик обусловлено применением специальных независимых генераторов импульсов.

Область применения электроимпульсного способа та же, что и электроискрового.

Операции, выполняемые на специализированных электро-эрозионных станках:

  • • изготовление мелких отверстий в топливной аппаратуре (электроискровой способ);
  • • профилирование твердосплавных пластин и заточка фасонных твердосплавных резцов (анодно-механический способ);
  • • получение стружколомающих порожков на твердосплавных пластинах резцов (электроискровой способ);
  • • извлечение сломанного инструмента и крепежных деталей (электроискровой или электроимпульсный способы);
  • • изготовление сеток и большого числа щелей различной конфигурации в листовом материале (электроискровой или электроимпульсный способы);
  • • обработка шаров для шарикоподшипников, притирка валиков, обработка сложных поверхностей, в том числе гребных винтов, обдирка чугунного литья.

Анодно-механический способ применяют для разрезания заготовок, затачивания и доводки твердосплавных инструментов. Установка (рис. 7.31) работает на постоянном токе низкого напряжения. Обрабатываемую заготовку 1 подключают к аноду, а инструмент (режущий диск) 2 — к катоду. При обработке диск вращается, а заготовка подается в его направлении. При этом в рабочую зону подается жидкость, образующая на заготовке пленку, плохо проводящую ток (водные растворы силикатов натрия). В зависимости от плотности тока обработка происходит вследствие оплавления частиц в месте реза или вследствие их электрохимического растворения.

Рис. 7.31. Схема анодно-механической установки: 1 — деталь; 2 — инструмент

При высоких плотностях тока частицы заготовки разогреваются, оплавляются и, перемещаясь к катоду, попадают в пленку, откуда центростремительной силой вращающегося диска выбрасываются.

При небольших плотностях тока выделение теплоты незначительно, диск, вращаясь, удаляет продукты электрохимического растворения заготовки и вносит в срез свежую рабочую жидкость. Таким образом, диск постепенно внедряется в заготовку. Рабочее напряжение при анодно-механической обработке 10—30 В, окружная скорость диска 8—20 м/с.

Ультразвуковая абразивная размерная обработка заключается в изменении размеров, формы, шероховатости и свойств поверхности обрабатываемых заготовок путем съема материала припуска импульсным ударным силовым воздействием частиц свободного абразива с частотой 16—30 кГц.

Ультразвуковая абразивная обработка эффективна при обработке заготовок из конструкционных материалов, имеющих низкую обрабатываемость резанием, электрофизическим и электрохимическим методами. Это заготовки из азотированных и цементированных сталей, а также хрупких и твердых неэлектропроводных, химически стойких материалов, таких как стекло, кварц, керамика, и др.

При обработке используют энергию ультразвуковых колебаний (рис. 7.32). Обрабатываемую заготовку 1 помещают в ванну под инструмент 2. В зону обработки подают абразивную суспензию 3, состоящую из абразивного материала и воды.

Главное движение при ультразвуковой обработке — продольные колебание торца инструмента высокой частоты и амплиту-

Рис. 7.32. Схема ультразвуковой обработки: 1 — деталь; 2 — ультразвуковой инструмент; 3 — абразивная суспензия

ды. Движение Д инструмента относительно заготовки является вспомогательным движением подачи.

В ходе обработки инструмент обеспечивает постоянный прижим абразивных зерен к обрабатываемой поверхности детали с усилием Р — 60 Н).

Колеблющийся торец инструмента, ударяя по абразивным зернам, передает им энергию колебаний, а зерна, в свою очередь, острыми гранями откалывают частицы от хрупкого материала обрабатываемой заготовки

Источником механических колебаний, сообщаемых инструменту, является пьезоэлектрический или магнитоэлектрический преобразователь, преобразующий высокочастотные электрические колебания, вырабатываемые специальными генераторами, в механические колебания.

Изменяя форму инструмента и вид подачи, можно осуществлять различные операции ультразвуковой обработки свободными абразивными зернами.

Среди прочих электрических способов обработки металлов нашел применение и такой способ, как электрохимическое шлифование, осуществляемое в электролите с помощью алмазного или абразивного кругов.

По сравнению с традиционным шлифованием электрохимический имеет ряд преимуществ:

  • • исключаются сколы и трещины в металле при обработке хрупких сплавов;
  • • исключаются прижоги при обработке мягких сталей;
  • • резко повышается производительность;
  • • снижается износ круга и его засаливание.
Ссылка на основную публикацию
Adblock detector