Электротехнологические методы обработки

F, см2	До 40	До 100	До 150	Свыше 150
V, мм/сек	0,007	0,006	0,005	0,003—0,004

 

Таблица 6.2

Электроимпульсная обработка имеет следующие достоинства:

высокая производительность;

2)   широкий диапазон изменения режимов обработки;

3) возможность автоматизации и механизации процесса обработки;

4) малый износ электродов-инструментов.

Недостатки электроимпульсной обработки:

1) низкое качество обработанной поверхности и сравнительно невысокая точность;

2) значительная глубина дефектного слоя;

3) сравнительно высокая стоимость оборудования

6.3 Инструменты для электроискровой и электроимпульсной обработки.

Рисунок 17 - Схемы формообразования детали при

электроимпульсной и  электроискровой обработке.

При электроискровой и электроимпульсной обработке возможны различные схемы обработки детали (рис. 17).

Наиболее часто обработка полостей осуществляется по принципу прошивания с объемным копированием формы электрода (рис.  17,а).

Для выполнения разрезных операций применяется электрод-проволока, перемещающийся относительно детали по заданной траектории (рис. 17, б).

Помимо движения подачи инструменту может быть сообщено дополнительное движение для выполнения процесса формообразования детали. Благодаря этим дополнительным движениям можно нарезать резьбу (рис. 17, в), выполнять внутреннее шлифование (рис. 17, г), вырезать пазы (рис. 17, д), нарезать зубья (рис. 17, е), выполнять плоское шлифование (рис. 17, ж), тонкое внутреннее шлифование (рис. 17, з).

В зависимости от схемы формообразования детали и метода обработки применяют различные инструменты. Различают профилированные и непрофилированные электроды-инструменты. При использовании профилированного электрода-инструмента в обрабатываемой детали отражается частично или полностью форма электрода-инструмента. Формообразование детали с помощью непрофилированного электрода-инструмента осуществляют, сообщая инструменту-электроду или обрабатываемой детали определенный закон перемещения.

Профилированный (фасонный) электрод-инструмент состоит из рабочей части, поверхности которой определяют собой форму профиля обработки, и вспомогательных частей, служащих для крепления инструмента и его базирования. Непрофилированный электрод—это проволока различного диаметра.

Фасонные электроды-инструменты изготовляют фрезерованием, протягиванием, строганием или другими видами механической обработки с последующей слесарной доводкой или литьем, штамповкой, прессованием в матрицах и т. д.

Инструмент-электрод можно также изготовить способом гальванопластики и горячего прессования  порошков.

Рисунок 18- Изготовление электрода-инструмента

методом гальванопластики

В процесс гальванопластического изготовления инструмента-электрода входят следующие операции (рис. 18):

1) изготовление модели 4 из графита, дерева, пластмассы;

2) гальванопластическое осаждение слоя меди 3 толщиной 1—1,5

3) увеличение жесткости и прочности осажденного слоя электродуговым напылением  на нерабочую сторону слоя меди 2 толщиной до 34 мм

4) монтаж электрода-инструмента на подэлектродную плиту 1.

Горячее прессование электродов-инструментов выполняется на специальных установках (порошок — медь, смесь меди и нитрида бора, меди и вольфрама).

При изготовлении деталей сложной формы широко применяется многоинструментная обработка. Многоинструментная обработка может вестись по одноконтурной и многоконтурной схемам. Под контуром понимают электрическую цепь питания с одним (рис. 19, а) или несколькими (рис. 19, б) электродами-инструментами, в которой можно поддерживать режим, отличный от режима других контуров. В контуре имеется сопротивление / для независимого регулирования режима в нем.

При многоконтурной схеме (рис. 19, в) в разных контурах можно осуществить работу с разными "режимами.

Рис. 18. Одноконтурная (а, б) и многоконтурная (в) обработка: 
ГИ — генератор импульсов.

6.4 Типовые операции электроимпульсной и электроискровой обработки.

В настоящее время применяют следующие операции электроимпульсной и электроискровой обработки:

1) копировально-прошивочные;

2) разрезные (электродом-проволокой);

3) электроэрозионное шлифование.

Копировально-прошивочные — это операции по изготовлению фасонных полостей в штампах, пресс-формах, формах для литья, обработке рабочих колес турбин, компрессоров, турбинных и компрессорных лопаток, изготовлению соединительных каналов, обработке тонкостенных деталей, решеток и сеток, прошиванию щелей и глубоких отверстий, клеймению, удалению сломанного инструмента.

Обработка крупных ковочных штампов — один из типичных случаев применения элёктроимпульсного метода обработки. При изготовлении штампа до 60% всей трудоемкости составляет обработка формообразующих полостей. До недавнего времени эти полости получали преимущественно фрезерованием на фрезерных и копировально-фрезерных станках с последующей доводкой слесарно-ручным способом и дальнейшей термообработкой.

Слесарно-механическая обработка формообразующих полостей ковочных штампов имеет следующие недостатки:

1) сложность, дефицитность и высокая стоимость применяемого оборудования;

2) большая трудоемкость фрезерных операций;

3) низкое качество обработанной поверхности формообразующей полости после  фрезерования;

4) образование трещин в штампах и деформаций формо-, образующих полостей, для устранения которых требуется дополнительная слесарная обработка;

    5) проведение закалки после фрезерования (вызывает искажение размеров и формы полученных формообразующих полостей, что, в свою очередь, требует дополнительной обработки).

Применение электроимпульсной обработки вместо слесарно-механической почти полностью исключает перечисленные недостатки, дает возможность проводить обработку предварительно закаленных заготовок штампов. Наиболее широко электроимпульсный метод обработки внедрен на предприятиях автотракторной промышленности при изготовлении штампов на шатуны и крышки шатунов, крестовины дефференциала, коленчатые валы и т. д. В инструментальном производстве электроимпульсной обработкой изготавливают штампы на гаечные ключи, ножницы, плоскогубцы, ножи и т.д. Использование этого метода вместо фрезерования штампов значительно сокращает трудоемкость изготовления.

Электроимпульсный метод применяют также при изготовлении литейных форм и пресс-форм на пластмассовые и резиновые детали, а также при изготовлении рабочих колес турбин и компрессоров. При этом на электроимпульсную обработку изделие подается после закалки, вследствие чего устраняется искажение профиля в результате термообработки. Кроме того, после электроимпульсной обработки припуск равномернее, а высота микронеровностей меньше, чем после фрезерования. Этим существенно сокращается объем слесарно-механических работ.

Разрезные операции проволочным электродом значительно распространены на многих предприятиях машиностроительной, приборостроительной, электронной промышленности. При этих операциях обработка ведется непрофилированным электродом-проволокой, постоянно возобновляемой в зоне обработки перемоткой с подающей катушки на приемную. Скорость перемотки проволоки зависит от ее диаметра материала электрода, обрабатываемой детали и других факторов. Оптимальная скорость перемотки, например, медной проволоки диаметром 0,15 мм при обработке твердого сплава ВК-20 толщиной 15 мм лежит в пределах 3—4 мм/мин Диаметр проволоки определяется шириной реза, которая равна сумме диаметра и удвоенной величины межэлектродного зазора. Наилучшим материалом для проволочного электрода является медь. Однако проволоку диаметром менее 0,08 мм применять трудно из-за недостаточной прочности. В таких случаях применяют вольфрамовую ил! молибденовую проволоку диаметром 0,025—0,040 мм. При обработке проволочным электродом производительность oпределяется площадью поверхности, разрезаемой в единицу времени, а шероховатость обработанной поверхности до ходит до V9 при точности обработки до нескольких микро метров. Существующее оборудование обеспечивает производительность обработки до 10 мм²/мин.

Обработка непрофилированным электродом применяете для разрезания высокоточных деталей, для прорезания тонких прямых и фигурных щелей и сквозных отверстий постоянного сечения, для изготовления стальных и твердо сплавных матриц и вырубных штампов, фасонных резцов и другого инструмента и т. д.

Электроискровая обработка проволочным электродом во многих случаях позволила использовать в качестве материала для штампов твердый сплав вместо стали. Например, на Харьковском заводе технологической оснастки это метод применяют для обработки сложноконтурных чаете неразъемных  матриц.

Электроэрозионное шлифование находит применение при обработке твердых сплавов, сталей, магнитных сплавов и т. п. В частности, на ряде предприятий эта операция внедрена для точной обработки цилиндрических и конических отверстий, для шлифования деталей топливной аппаратуры, твердосплавного инструмента и т. п. Обработка осуществляется либо вращающимся электродом-диском, либо электродом-проволокой. Для круглого наружного и плоского шлифования скорость главного движения равна 2.5—30 м/сек, для внутреннего шлифования — несколько миллиметров в секунду. Для процесса могут использоваться различные источники питания. Наилучшие результаты получены при использовании источника постоянного тока напряжением 25—30 в. В этих условиях шероховатость обработанной поверхности лежит в пределах V6—V9 при производительности до 100—115 мм³/мин. Принципиальная схема электро-искрового шлифования цилиндра корпуса распылителя, используемая в станках конструкции Харьковского тракторного завода, показана на рис. 19

Рисунок 19 - Схема электроискрового шлифования

цилиндра корпуса распылителя

При обработке корпусу 3 распылителя, закрепленному на станке с помощью оправки 4, соообщается вращательное движение. Проволочный электрод диаметром 1 мм подается через электродную трубку 5 с помощью роликов 2. Электроду 6 задается прямолинейное возвратно-поступательное движение по направляющим салазкам /. Это обеспечивает точность геометрических размеров обрабатываемой детали. В станке также предусмотрен датчик активного контроля, контактный стержень 7 которого сигнализирует о получении заданного размера обрабатываемого отверстия.

Внедрение электроэрозионного шлифования позволил, ликвидировать ручной труд и объединить две операции (хонингование и первую доводку по обработке отверстия р корпусе распылителя) в одну. Заданная шероховатость поверхности (V8), снятие припуска обеспечиваются электрической схемой станка, а точность геометрических размеров детали и правильность геометрической формы (овальность до 0,001 мм, конусность и корсетность — до 0,003 мм, допуск на диаметр zb 0,008 мм) — конструкцией узла, с помощью которого обеспечивается вращение заготовки, и конструкцией головки, задающей электроду прямолинейное возвратно-поступательное движение.

Процесс выполняется в четырех электрических режимах. Первые два режима черновые (шлифование), последующие два— чистовые (доводка). Время обработки в первых режимах зависит от припуска на обработку (0,06—0,08 мм) и колеблется в пределах 2—3 мин. Узел активного контроля отключает грубый режим после того, как размер обрабатываемого отверстия станет равным заданному. На доводочные режимы отводится по 45 сек.

На Ногинском заводе топливной аппаратуры замена абразивного шлифования рабочего конуса распылителя электроэрозионным шлифованием снизила себестоимость операции в 5,5 раза и повысила производительность труда в 10 раз. При электроэрозионном "шлифовании отверстия диаметром 1,5 мм производительность возросла в 40 раз.

7 ЭДЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ  ОБРАБОТКА.

 

В современном машиностроении возникают технологические проблемы, связанные с обработкой новых  материалов и сплавов (например, жаро и кислотостойкие, специальные никелевые стали, тугоплавкие сплавы, композиты, неметаллические материалы: алмазы, рубины, германий, кремний, порошковые тугоплавкие материалы и т.п.) форму и состояние поверхностного слоя которых трудно получить известными механическими методами.

К таким проблемам  относится обработка весьма прочных или весьма вязких материалов, хрупких и неметаллических материалов (керамика), тонкостенных нежестких деталей, а также пазов и отверстий, имеющих размеры в несколько МКМ; получение поверхностей деталей с малой шероховатостью, и очень малой толщиной дефектного поверхностного слоя.

В этих условиях, когда  возможность обработки резанием ограничены плохой обрабатываемостью  материала изделия, сложностью формы  обрабатываемой поверхности или  обработка вообще невозможна, целесообразно  применять электрофизические и электрохимические методы обработки. Их достоинства следующие:

1) механические нагрузки  либо отсутствуют, либо настолько  малы, что практически не влияют  на суммарную погрешность точности  обработки;

2) позволяют изменять  форму обрабатываемой поверхности  заготовки (детали);

3) позволяют влиять  и даже изменять состояние  поверхностного слоя детали;

4) не образуется наклеп  обработанной поверхности;

5) дефектный слой не  образуется;

6) удаляются прижоги  поверхности, полученные при шлифовании;

7) повышаются: износостойкость, коррозионная стойкость, прочность и другие эксплуатационные характеристики поверхностей деталей.

Кинематика формообразования поверхностей деталей электрофизическими и электрофизическими методами обработки, как правило, проста, что обеспечивает точное регулирование процессов и их автоматизацию.