18.4 Электро-химико-механические методы обработки.

Развитие машиностроения и др. отраслей способствовало широкому применению жаропрочных, нержавеющих и др. специальных сталей, твердых сплавов, полупроводниковых материалов, ферритов, синтетических алмазов, обработка которых обычными методами чрезвычайно затруднена или вообще невозможна.

В настоящее время существует ряд методов обработки, позволяющих обраба­тывать материалы независимо от их твердости и вязкости. К таким методам относят­ся: электрохимическая, электроискровая, электроимпульсная, анодно-механическая и ультразвуковая обработка.

Электрохимическая обработка получила значительное распространение для тщательной отделки поверхностей и используется, главным образом, как метод электрохимического полирования. Он основан на использовании явления анодного растворения при прохождении постоянного тока через раствор электролита, т.е. на пе­реходе анода в раствор. Деталь устанавливается на аноде электролитической ванны и при прохождении тока на ее поверхности образуется защитная пленка солей. Ввиду того, что на вершинах гребешков плотность потока электронов больше, растворение их происходит быстрее, чем металла во впадинах, благодаря чему поверхности сгла­живаются. Твердость или вязкость металла не влияет на осуществление процесса.

Электроискровая обработка. Эта обработка основана на явлении разрушения металла электродов цепи постоянного тока под действием искрового разряда при их сближении. При этом происходит концентрированное выделение энергии, приводя­щее к мгновенному расплавлению, испарению, взрывам и выбрасыванию частиц анода, которые направляются к катоду. Процесс ведется в среде жидкости (масло, ке­росин), в которой оторвавшиеся от анода частицы охлаждаются и оседают. Анодом служит обрабатываемая деталь, катодом - инструмент. Ввиду того, что обработка ведется без соприкосновения детали и инструмента, представляется возможным ин­струментом из мягкого металла (латунь, алюминий) обрабатывать токопроводящий

м

Рис.18.22. Схема станка для прошивки отверстий.

атериал любой твердости. Электроискровая обработка получила наибольшее применение для прошивки отверстий любой формы в труднооб­рабатываемых материалах, включая твердые сплавы. На рис. 18.22. приве­дена схема станка для прошивки отвер­стий. От зажима 1 постоянный ток идет к электроду (инструменту) 2. через за­зор Д к заготовке 3 и возвращается к зажиму 4. В цепь включены сопротив­ление 5 и конденсатор 6. Сопротивле­ние служит для регулирования силы тока и напряжения цепи, а конденсатор создает необходимый для образования искры импульс.

Благодаря наличию специального регулятора 7, электрод 2 совершает колеба­тельное движение, обеспечивается подача инструмента и поддерживается необходи­мое расстояние между торцом инструмента и деталью в процессе обработки.

Электроимпульсная обработка. Эта обработка основана на явлении разрушения материала электродов цепи постоянного тока под действием дугового разряда при их сближении. Для предварительной обработки используют импульсные дуговые разряды большой длительности и большой энергии. Для чистовой - импульсы малой энергии при высокой частоте. В отличие от электроискровой обработки при элек­троимпульсной обработке заготовка соединяется с катодом, а инструмент с анодом. При этом заготовке или инструменту сообщается колебательное движение в направ­лении подачи. Инструменты изготовляются из меди, алюминия, чугуна, но наиболее износостойкими являются инструменты, изготовленные из углеграфитовых материалов. Станки для электроимпульсной обработки имеют гораздо более высокую производительность, чем станки для электроискровой обработки. Применяют их при обработке штампов, пресс-форм, заготовок из закаленных и труднообрабатываемых сталей и сплавов, а также вместо копировально-фрезерных станков при обработке сложных профилей.

А

Рис. 18.23. Схема анодно-маханической резки.

нодно-механическая обработка. Эта обработка основана на одновре­менном действии .электрохимического и электроискрового процессов, проис­ходящих в среде электролита, которым служит жидкое стекло. При пропуска­нии через ванну постоянного тока на поверхности детали - анода образуют­ся пленки продуктов растворения ме­талла которые удаляются механиче­ским путем при движении инструмента - катода. Так как вершины шерохова­тостей на обработанной поверхности анода отделены от катода небольшим промежутком, через него проскакивает искра, микро­скопический участок поверхности детали оплавляется и также удаляется движущимся анодом. Этот метод эффективно используется при резке труднообрабатываемых ме­таллов. На рис. 18.23. показана схема анодно-механической резки. Инструмент - ка­тод 2, представляющий собой тонкий вращающийся с большой скоростью диск из мягкой стали соприкасается с деталью - анодом 1. В зону контакта по трубе 3 пода­ется жидкое стекло. Диск и деталь подключаются к генератору постоянного тока.

У

Рис. 18.24. Схема ультразвуковой обработки

льтразвуковая обработка. Ультразвуковыми называют механиче­ские колебания упругой среды с часто­той свыше 20000 Гц. При ультразвуко­вой обработке заготовка подвергается ударам взвешенных в жидкости частиц абразива, получающих большие скоро­сти от вибратора который колеблется с ультразвуковой частотой (20000-40000 Гц). Благодаря этому абразивные частицы выдалбливают в обрабаты­ваемой заготовке углубление, форма которого определяется формой сечения вибратора (инструмента). Схема про­цесса показана на рис. 18.24. В зону об­работки, в которой расположена заготовка 1, подается смесь воды и абразивного порошка. Циркуляция этой смеси осуществляется с помощью насоса 2. Электронный генератор 4 создает электрические колебания, которые в вибраторе 3 преобразуются в линей­ные колебания его сердечника. Эти колебания через специальный усилитель (конденсатор) передаются инструменту 5. Источником колебаний инструмента служат магнитострикционные вибраторы. Принцип их работы основан на свойстве некоторых так называемых магнитострикционных материалов изменять свои размеры под влия­нием переменного магнитного поля. В качестве таких материалов используются ни­кель, кобальт, пермаллой. Колебания вибратора передаются присоединенному к нему инструменту, а от него – жидкости с абразивом, находящейся под торцом инструмента. От обрабатываемой заготовки отделяются частицы очень малого размера, но действие абразива происходит с большой скоростью, и процесс может осуществляться довольно интенсивно, особенно при обработке хрупких материалов. Основное при­менение этот метод получил при обработке диэлектриков и некоторых хрупких труд­нообрабатываемых металлических материалов (стекло, фарфор, кварц .твердые сплавы и др.)