| 8695912 9216 5224 943 1 Костюк.
ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ И ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ, общее назв. методов обработки конструкционных материалов непосредственно электрич. током, электролизом и их сочетанием с механич. воздействием. В Э. и э. м. о. включают также методы ультразвуковые, плазменные и ряд др. методов. С разработкой и внедрением в произ-во этих методов сделан принципиально новый шаг в технологии обработки материалов - электрич. энергия из вспомогат. средства при механич. обработке (осуществление движения заготовки, инструмента) стала рабочим агентом. Всё более широкое использование Э. и э. м. о. в пром-сти обусловлено их высокой производительностью, возможностью выполнять технологии. операции, недоступные механич. методам обработки. Э. и э. м. о. весьма разнообразны и условно их можно разделить на электро-физич. (электроэрозионные, электромеханич., лучевые), электрохимич. и комбинированные (рис. 1).
ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ Электроэрозионная обработка основана на вырывании частиц материала с поверхности импульсом электрич. разряда. Если задано напряжение (расстояние) между электродами, погружёнными в жидкий диэлектрик, то при их сближении (увеличении напряжения) происходит пробой диэлектрика - возникает электрич. разряд, в канале к-рого образуется плазма с высокой темп-рой.
Т. к. длительность используемых в данном методе обработки электрич. импульсов не превышает 10-2сек, выделяющееся тепло не успевает распространиться в глубь материала и даже незначит. энергии оказывается достаточно, чтобы разогреть, расплавить и испарить небольшое кол-во вещества. Кроме того, давление, развиваемое частицами плазмы при ударе об электрод, способствует выбросу (эрозии) не только расплавленного, но и просто разогретого вещества. Поскольку электрич. пробой, как правило, происходит по кратчайшему пути, то прежде всего разрушаются наиболее близко располож. 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 осн. определяются параметрами электрич. импульсов (их длительностью, частотой следования, энергией в импульсе). Электроэрозионный метод обработки объединил электроискровой и электроимпульсный методы. Электроискровая обработка была предложена сов. учёными Н. И. и Б. Р. Лазаренко в 1943. Она основана на использовании искрового разряда. При этом в канале разряда темп-pa достигает 10 000 °С, развиваются значит, гидродинамич. 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).
Электро импульсная обработка основана на использовании импульсов дугового разряда. Предложена сов. специалистом М. М. Писаревским в 1948. Этот метод стал внедряться в пром-сть в нач. 1950-х гг. В отличие от искрового, дуговой разряд имеет темп-ру плазмы ниже (4000-5000 °С), что позволяет увеличивать длительность импульсов, уменьшать промежутки между ними и т. о. вводить в зону обработки значит, мощности (неск. десятков квт), т. е. увеличивать производительность обработки. Характерное для дугового разряда преим. 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 осн. для черновой обработки и для трёхкоординатной обработки фасонных поверхностей. Оба метода (электронскровой и электроимпульсный) дополняют друг друга.
Электроэрозионные методы особенно эффективны при обработке твёрдых материалов и сложных фасонных изделий. При обработке твёрдых материалов механич. 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. Напр., при изготовлении нек-рых типов штампов механич. способами более 50% технологич. стоимости обработки составляет стоимость используемого инструмента. При обработке этих же штампов электроэрознойными методами стоимость инструмента не превышает 3,5%. Условно технологии, приёмы электроэрозионной обработки можно разделить на прошивание и копирование. Прошиванием удаётся получать отверстия диаметром менее 0,3 мм, что невозможно сделать механич. методами. В этом случае инструментом служит тонкая проволочка. Этот приём на 20-70% сократил затраты на изготовление отверстий в фильерах, в т. ч. 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, напр., 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. 4. Другие её разновидности: размерная обработка, упрочнение инструмента, получение порошков для порошковой металлургии и др. См. также Вихрвкопировальная обработка. Первый в мире сов. 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, повыш. точности, прецизионные. Общими для всех электроэрозионных станков узлами являются устройство для крепления и перемещения инструмента (заготовки), гидросистема, устройство для автоматич. регулирования межэлектродного промежутка (между заготовкой и инструментом). Генераторы соответствующих импульсов (искровых или дуговых) изготовляются, как правило, отдельно и могут работать с различными станками. Осн. отличия устройств для перемещения инструмента (заготовки) в электроэрозионных станках от таковых в металлорежущих станках - отсутствие значит, силовых нагрузок и наличие электрич. изоляции между электродами. Гидросистема состоит из ванны с рабочей жидкостью (технич. 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. Сов. пром-сть выпускает генераторы различного назначения. Развитие техники полупроводниковых приборов позволило создать генераторы, обеспечивающие изменение параметров импульсов в широких пределах. Напр., у сов. генератора ШГИ-125-100 диапазон частот следования импульсов 0,1-100 кгц, длительность импульсов 3-9000 мксек, макс, мощность 7,5 квт, номинальная сила тока 125 а. Диапазон рабочих напряжений, вырабатываемых для электроискровой обработки,- 60- 200 в, а для электроимпульсной - 20- 60 в. Совр. электроэрозионные станки - высокоавтоматизированные установки, зачастую работающие в полуавтоматич. режиме.
Электромеханическая обработка объединяет методы, совмещающие одновременное механич. и электрич. воздействие на обрабатываемый материал в зоне обработки. К ним же относят методы, осн. на использовании нек-рых физич. явлений (напр., гидравлич. удар, ультразвук и др.).
Электроконтактная обработка осн. на введении в зону механич. обработки электрич. энергии - возбуждении мощной дуги перем. или постоянного тока (до 12 ка при напряжении до 50 в) между, напр., диском, служащим для удаления материала из зоны обработки, и изделием (рис. 6). Применяется для обдирки литья, резки и др. видов обработки, аналогичных по кинематике движений почти всем видам механич. обработки. Преимущества метода - высокая производительность (до 106 мм3/мин) на грубых режимах, простота инструмента, работа при относительно небольших напряжениях, низкие удельные давления инструмента -30-50 км/л2 (0,3- 0,5 кгс/слг) 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.
|
