Электроэрозионные методы

Электрохимические методы

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ И ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ РАЗМЕРНОЙ ОБРАБОТКИ

 

Электрохимические (ЭХ) и электрофизические (ЭФ) методы используются для обработки заготовок из очень прочных, весьма вязких, хрупких или неметаллических материалов, обработка реза­нием которых существенно затруднена или невозможна. При ЭХ и ЭФ методах обработки механические нагрузки или отсутствуют, или настолько малы, что практически не влияют на суммарную погреш­ность точности обработки.

Простота кинематики ЭХ и ЭФ методов позволяет обеспечи­вать тонкое регулирование процессов и их автоматизацию. На обрабатываемость заготовок методами ЭХ и ЭФ почти не влияют твердость и вязкость обрабатываемого материала.

Электрохимические методы основаны на явлении анодного растворения, происходящего при электролизе. При прохождении постоянного электричес-кого тока через электролит на поверхности заготовки, включенной в электрическую цепь и являющейся анодом, происходят химические реакции, и поверхностный слой металла превращается в химическое соединение. Продукты электролиза переходят в раствор или удаляются механическим способом. Мето­дами ЭХ можно обрабатывать только токопроводящие материалы.

МетодамиЭХ являются:

электрохимическое полирование,

электрохимическая размерная обработка (Рис.115),

электроабразивная и электроалмазная обработка.

 

Рис.115. Схемы электрохимической размерной обработки:

а) турбинной лопатки; б) штампа; в) сквозного отверстия;

г) электрохимическое хонингование цилиндра.

Электроэрозионные методы относятся кЭФ методам, которые основаны на явлении направленной эрозии (разрушении) поверхно­стных слоев материала заготовки под действием тепловой энергии, порождаемой импульсными электрическими разрядами. Разряд между электродами происходит в газовой среде или в диэлектри­ческой жидкости (керосин, минеральное масло и др.).

К электроэрозионным методам относятся:

электроискровая, электроимпульсная, электроконтактная и

анодно-механическая обработка.

1) Электроискровая обработка основана на использовании ис­крового разряда между двумя электродами, один из которых яв­ляется обрабатываемой заготовкой (анод), а другой - инструмен­том (катод). В качестве источников искровых импульсов используют электронные, тиратронные, ламповые и транзисторные генераторы. Электрод-инструмент изготовляют из медно-графитовой массы, меди, латуни и других токопроводных материалов.

Обработку ведут в ваннах, заполненных диэлектрической жид­костью, которой смываются расплавленные частицы и охлажда­ется зона обработки (Рис.116).

 

 

Рис.116. Схемы электроискровой обработки:

а) сквозных отверстий любой формы сечения;

б) глухих отверстий и углублений;

в) фасонных отверстий и полости;

г) отверстий с криволинейными осями;

д) вырезание заготовок из листа;

е) электроискровое шлифование.

 

2) Электроимпульсная обработка отличается от электроискро­вой большей длительностью дугового разряда и применением тока повышенной частоты, получаемых от электронного генератора или машинных преобразователей. Большие мощности импульсов обеспечивают высокую произ­водительность процесса обработки, а применение генераторов и графитовых электродов при обратной полярности позволило умень­шить разрушение электродов.

3) Электроконтактная обработка основана на локальном нагреве заготовки в месте её контакта с электродом-инструментом и удалении размягченного или расплавленного металла из зоны обработки механическим способом. Источником тепла в зоне обра­ботки являются импульсные дуговые разряды (Рис.117).

 

 

 

Рис.117. Схема электроконтактной обработки плоской поверхности:

1 - обрабатываемая заготовка;

2 - инструмент-электрод;

3 - генератор импульсов.

 

3. Анодно-механическая обработка основана на использовании процессов электроэррозии, электролиза и механической обработки. В зависимости от характера обработки и вида обрабатываемой поверх­ности в качестве инструмента используют режущие инструменты, металлические диски, цилиндры, ленты и проволоку (Рис.119).

 

 

Рис.119. Схемы анодно-механической обработки:

а) разрезание на части, прорезание пазов и щелей;

б) фасонное точение тел вращения;

в) шлифование тел вращения (и плоских поверхностей).

3. Ультразвуковая обработка

Ультразвуковая обработка (УЗО) является разновидностью механической обработки. Она основана на разрушении обрабаты­ваемого материала абразивными зернами под ударами инструмента, колеблющегося с ультразвуковой частотой (Рис.120).

Рис.120. Схемы ультразвуковой обработки:

а) и б) сквозных и глухих отверстий с любым сечением;

в) фасонных полостей и углублений;

г) разрезание заготовок на части.

 

ПроцессУЗО заключается в том, что инструмент, изготовлен­ный из инструментальной стали, колеблется с ультразвуковой часто­той (до 30 кГц) и ударяет по зернам абразива, которые скалывают частицы материала заготовки.

Методом УЗО обрабатывают заготовки из хрупких не токопроводных твердых материалов, таких как стекло, керамика, ферриты, кремний, драго-ценные минералы, в том числе алмаз. УЗО используют для профилирования наружных поверхностей, гравирования, изготовления поверхностей сложной конфигурации.

4. Лучевые методы

Лучевыми методами формообразования являются:

электронно-лучевой, светолучевой (лазерный) и плазменный.

1) Электронно-лучевая обработка основана на превращении кинетической энергии пучка электронов в тепловую. Высокая плотность энергии сфокусированного электронного луча позволяет осуществлять размерную обработку заготовок, расплавляя и испаряя материал с узколокального участка (диаметром в несколько микро­метров). Электронно-лучевой метод наиболее перспективен при обработке отверстий малого диаметра (от 1 мм до 10 мкм), резки заготовок, прорезания пазов, изготовлении тонких сеток из трудно­обрабатываемых металлов и сплавов, а также из неметаллических материалов (рубинов, керамики, кварца). Недостатком этого метода является то, что осуществление его возможно только в вакууме.

1) Светолучевая (лазерная) обработка основана на тепловом воздействии светового луча высокой энергии на поверхность обра­батываемой заготовки. Источником мощного светового излучения являются оптические квантовые генераторы (лазеры и мазеры), которые могут быть твердотелые, газовые и полупроводниковые.

Лазерную обработку применяют для прошивания сквозных и глухих отверстий, резки заготовок на части, вырезания заготовок из листового материала, прорезания пазов на заготовках из любого ма­териала.

 

4) Плазменная обработка состоит в том, что плазму (полностью ионизированный газ), имеющую температуру до 30000°С, направ­ляют на обрабатываемую поверхность заготовки.

Этим способом можно обрабатывать заготовки из любых материалов, выполняя прошивание отверстий, вырезку заготовок из листового материала, строгание и точение. При прошивании отверстий, разрезке и вырезке заготовок плазменную головку ставят перпендикулярно к поверхности заготовки, а при строгании и точении - под углом 40...60^о.