11. Процессы физико-химической обработки

11.1. Общая характеристика физико-химических методов обработки (фхо)

В зависимости от используемого физического процесса эти методы можно разделить на четыре группы.

Первая группа включает электроэрозионную обработку токопроводящих материалов, основанную на энергии электрических кратковременных разрядов, возбуждаемых между инструментом и заготовкой, и преобразуемой в тепло, расплавляющее обрабатываемый материал. В зависимости от параметров и вида электрического разряда электроэрозионная обработка подразделяется на электроискровую, электроимпульсную, электроконтактную и анодномеханическую. Каждая из них отличается выходными технологическим характеристиками, оборудованием и имеет свою область применения.

Вторая группа включает лучевые методы, которые применяются для обработки как токопроводящих, так и токонепроводящих материалов. Эти методы основаны на воздействии на обрабатываемый материал лучистой энергии с высокой плотностью. Съем материала производится путем расплавления его теплом, выделяющимся при преобразовании лучистой энергии в тепловую на обрабатываемой поверхности заготовки. Сюда относятся обработка сфокусированными световыми, электронными и ионными лучами.

Третья группа охватывает методы, основанные на импульсном ударном механическом воздействии инструмента на обрабатываемую заготовку. Частота импульса относится к ультразвуковой. Поэтому методы называются ультразвуковыми. Ультразвуковые методы эффективны при обработке хрупких материалов, частицы которых могут откалываться при ударе инструментом.

Четвертая группа основана на преобразовании электрической энергии в энергию химических связей, то есть на образование легкоудаляемых из зоны обработки химических соединений (анодное растворение). Различают электрохимическую обработку в среде проточного электролита, неподвижного электролита и электроабразивную.

Как видно из вышеизложенного, все методы основаны на трех эффектах: тепловом, механическом и химическом, либо на их различных комбинациях.

В табл.11.1. приведены основные характеристики различных методов обработки.

Таблица 11.1.

Вид обработки	Максимальная скорость съема материала, мм3/мин	Достигаемая точность, мм	Уд. расход энергии, Вт/мм3
1. Резание	107	0,002	0,02
2. Электроэрозионная	104	0,01	1
3. Светолучевая	5	0,005	1000
4. Электронно-лучевая	6	0,005	500
5. Ультразвуковая	600	0,005	13
6. Электрохимическая	4∙104	0,05	3

Как видно из табл.11.1, обработка резанием более чем в сто раз превосходит все методы обработки по производительности, более чем в пятьдесят раз по экономии энергии и точности обработки.

Однако на практике имеется немало случаев, когда обработка резанием является менее эффективной или даже невозможной, и приоритет имеют методы физико-химической обработки. К таким случаям относят следующие.

Обработка резанием труднообрабатываемых материалов, когда современные режущие материалы не позволяют из-за высокой твердости обрабатываемых материалов производить обработку при скоростях резания более 8 м/мин. При этом более эффективными оказываются физико-химические методы обработки.

Обработку поверхностей сложной формы и большой площади при малой толщине припуска целесообразно также производить физико-химическими методами.

С уменьшением размеров обрабатываемых поверхностей увеличиваются преимущества физико-химических методов обработки. Например, обработку отверстий диаметром менее 1 мм, узких пазов шириной менее 1 мм также целесообразно производить физико-химическими методами.

Наконец, имеется множество металлических и неметаллических материалов, не поддающихся обработке резанием. В этом случае физико-химические методы обработки являются единственно возможными.

Применение физико-химических методов в вышеуказанных случаях обусловлено следующими их достоинствами

1. Возможность обработки любых материалов независимо от их твердости. При этом производительность не зависит от твердости обрабатываемого материала.

2. Возможность копирования инструмента сложной формы одновременно по всей поверхности при простом поступательном движении инструмента.

3. Возможность обработки без силового воздействия на обрабатываемую заготовку.

4. Простота автоматизации технологического процесса.

Удельный вес ПФХО в машиностроении не превышает 1,5%. При этом в основном применяется электроэрозионная обработка - 65%, ультразвуковая - 15%, электрохимическая - 13%, все остальные - 7%.

Здесь дана краткая характеристика лишь тех процессов физической обработки, которые могут применяться вместо обработки резанием в случае её невозможности или трудности осуществления, а также при более высокой эффективности процессов физико-химической обработки.