21.6. Комбинированные процессы обработки

Комбинированные процессы абразивно-электрохимичес­кой обработки осуществляют путем совмещения микрорезания абразивными (алмазными, эльборовыми) зер­нами и анодного (электрохимического) рас­творения. Анодное растворение металла заготовки уменьшает толщину срезаемых микростружек и сокращает зону механического контакта круга-инструмента и заготовки. Электрохими­ческие процессы, кроме того, снижают сопро­тивление металла резанию за счет адсорбцион­ного уменьшения прочности поверхностных микрослоев.

К комбинированным методам обработки относят абразивно-электро-хи­мическую, абразивно-электроэрози­онную, ультразвуковую электрохи­мическую, электроэрозионно-химическую, анодно-механическую, плазменно-механическую, лазерно-механическую. Класс процессов комбинированной обработки непрерывно расши­ряется.

Процессы абразивно-электрохимичес­кой обработки осуществляют при на­пряжении U_p = 5–10 В (при обработке с автономным электродом U_p = 24 В) и плотно­сти тока 1500–150000 А/мм². В качестве рабочей среды чаще всего ис­пользуют нитрат-нитритные растворы, содер­жащие для уменьшения коррозионной актив­ности различные пассивирующие добавки (соду, глицерин, триэтаноламин и т. п.). На серийно выпускаемых станках приме­няется электролит, содержащий 50–60 г/л нитрата натрия, 4–5 г/л нитрита натрия, 4–5 г/л карбоната натрия и 10–20 г/л глицерина.

Абразивно-электрохимическая обработка применяется при плоском торцовом шлифова­нии деталей из твердых, магнитных, жаро­прочных сталей и сплавов; плоском и круглом шлифовании тонкостенных, нежестких дета­лей; профильном шлифовании; шлифовании вязких материалов без образования заусенцев и т. п.

Конкурирующим процессом является аб­разивно-электроэрозионная обработка. При абразивно-электроэрозионной обработке съем металла осуществляют микрорезанием в условиях непрерывного электроэрозионного воздействия на рабочую поверхность круга – инструмента. Электрические разряды, генери­руемые либо непосредственно между заготов­кой и инструментом, либо между инструмен­том и специальным дополнительным электро­дом, обеспечивают вскрытие новых рабочих абразивных зерен, удаление стружки с поверх­ности инструмента (отсутствие эффекта «засалива­ния» поверхности круга) и разрушение стружки в объеме рабочей зоны. Однако в отличие от абразивно-электрохимической обработки электроэро­зионные процессы носят упорядоченный ха­рактер; их интенсивность может регулировать­ся в достаточно широких пределах, что обес­печивает значительное повышение и стабили­зацию во времени режущей способности инст­румента, повышение в десятки раз периода его стойкости, снижение затрат мощности на тре­ние.

При аб­разивно-электроэрозионной обработке в качестве рабочей среды применяют обычные станочные СОТС или 3-процентный раствор соды. Шлифовальный токопроводящий круг (алмазный, эльборовый, абразивный круги на металлических связках) подключа­ют к положительному, а деталь – к отрица­тельному полюсу источника импульсного на­пряжения. Для аб­разивно-электроэрозионной обработки серийно выпускаются заточ­ные, плоско-, внутри- и круглошлифовальные станки. Кроме того, процесс может быть реа­лизован на обычных шлифовальных станках при условии их дооснащения токоподводящими элементами, токоизолирующей план­шайбой и источниками питания.

Сущность плазменно-механической об­работки заключается в резании с плазменным прогревом срезаемого слоя с це­лью его разупрочнения. Применяется при черновой обработке труднообрабатываемых материалов на токарных, токарно-карусельных, строгальных станках. Позволяет повысить производительность обработки в 1,5–10 раз (в зависимости от материала), стойкость режу­щего инструмента в 2–5 раз. В качестве плазмообразующего газа используются воздух, аргон, азот, смесь аргона с азотом. Мощность используемых установок для плазменной рез­ки – до 100–120 кВт.

В настоящее время лазерно-механическую обработку используют для повышения эффективности механической обработки и, в частности, процессов штамповки и разрезки изделий сложной формы, обработки резанием. Лазерное излучение выполняет двоякую роль. Если лазерное воздействие используют для термического разупрочнения слоя металла непосредственно перед обработкой и повышения производительности резания, то лазерно-механическая обработка является конкурентом стандартных процессов резания. Если лазерное воздействие используют для окончательного формирования размеров детали (например, паза после фрезерования концевой фрезой), то лазерно-механическая обработка повышает точность и качество обработки.

В настоящее время выпускается оборудование на основе процессов лазерно-механической обработки, сочетающее лазерную разрезку с механи­ческой штамповкой и вибрационной высеч­кой, фрезерно-лазерные станки и т. д. Эффективность обработки на комбинированном оборудовании существенно увеличивается при одновременном повышении качества и точности обработки.