Тiстi дөңгелектердiң тiстерiн ажарлау арқылы өңдеу

Цилиндрлi дөңгелектердiң тiстерiн ажарлап, дәлдiгiн арттыруды көшiру және таптау әдiстерiмен жасайды. Көшiру әдiсi, дискiлi модульды фрезамен тiскесу әдiсiне ұқсас болып келедi. Тiстiң эвольвенттi профилi өңделетiн дөңгелектiң ойыс профилiне ұқсас қайрақ тас-тармен (26, а-сурет) өңделедi. Қайрақ тастар ерекше көшiру механизмдерi көмегiмен қайра-лады. Айналатын дөңгелек қайрақтас қайталама-үдемелi қозғалыс жасайды.

Көшiру әдiсiнiң өндiрiс өнiмдiлiгi жоғары болғанымен сапасы жоғары болмайды.

Тiстi таптау арқылы ажарлау, өңделетiн дөңгелектiң тiстi рейкамен iлiнiсу принципiне негiзделген (26, б-сурет). Тiстi рейка деп елестеткенмен ол қайрақ тастардан тұрады. Қозғал-майтын рейканың бiресе бiр жағына, бiресе екiншi жағына қарай кезек-кезек дөңгелек қозғалып тұрады. бұл кезде дөңгелек қайта айналмалы (Дк) қозғалып, оның ортасы қайта-лама-үдемелi (Д Sпр) қозғалады. Жиегi рейкаға тiрелген екi қайрақ тастармен (Дr) тiстер ажарланады.

Таптап өңделетiн тiстер енiн түгел ажарлау үшiн бойлық берiлiс қозғалысы Д_ПР жасалуы қажет. Тiстiң екi бүйiр беттерi өңделген соң дөңгелек (1/Z) бұрыштық қадамға айналдыры-лады. Қия тiстi және конусты дөңгелектердi де таптау арқылы өңдеуге болаты.

Т iс қайрайтын станоктардың қайрақ тастары өңделетiн тiстiң пiшiнi мен материалдарының қаттылығына байланысты етiп таңдалады. Санитарлық және экология-лық жағдайлар қалыпты болуы үшiн ажарлаудың басқа да түрлерiнде өңдеу сияқты мұнда да салқындататын сұйықтарды қолданады.

26-сурет. Тiстi ажарлау нобайы.

Қосымша әдебиет: 10 [235-239].

Бақылау сұрақтары:

1. Тiстi дөңгелектердiң қызметтерi және түрлерi.

2. Тiстi дөңгелектердi тiсфрезерлеу станоктарында өңдеу.

3. Тiстi дөңгелектердiң тiстерiн ажарлау арқылы өңдеу.

13 Дәрiс. Дәрiс тақырыбы. Өлшемдiк өңдеудiң электрофизикалық және электрохимиялық әдiстерi. Материалдарды өңдеудiң электрофизикалық әдiстерi.

Жалпы мәлiметтер. Электрофизикалық және электрохимиялық өңдеу әдiстерiнiң әдет-тегi кесу әдiсiмен салыстырғанда мынадай артықшылықтары бар:

Әдеттегi әдiстермен қиын өңделетiн немесе өңделiнбейтiн, ең жоғарғы физика-механика-лық қасиеттерi бар материалдардан (жоғары легiрленген, жылуға берiк, магниттiк және ерiтпе қоспасынан, кварцтан, алмастан, шала өткiзгiш және керамикалық материалдардан т.б.) жасалған металдарды өңдеуге мүмкiндiк бередi;

Әдеттегi әдiстермен жасалынбайтын күрделi пiшiндi беттердi өңдеуге мүмкiндiк бередi. Мысалы, үлгi пiшiндi, сыртқа шықпайтын тесiктердi, қисық сызықты осьтi немесе диаметр-лерi миллиметрдiң оннан немесе жүзден бiр бөлiгiндей тесiктердi жасау, күрделi қуысты дайындау т.с.с.

Бұл әдiстердi қолданғанда өңдеу үрдiстерi жеңiл автоматтандырылады. Мұнда өңдеу дәлдiгiн қамтамасыз ету үшiн жұмысшының мамандығы болуының қажетi жоқ:

Дайындаманы күш түсiрмей-ақ өңдеуге болады;

Қарапайым үдемелi қозғалыспен дайындаманың барлық өңделiнетiн бетiне аспаптың пiшiнiн көшiруге мүмкiндiк бередi.

Электрофизикалық және электрохимиялық әдiстердi қолданудың өзiне сай тиiмдi жақтары бар. Бұл әдiстер әр түрлi пiшiндер жасау мүмкiндiгiн арттырады.

Электрофизикалық әдiспен өңдеу. Электроэрозиялық өңдеу әдiстерi. Электроэрозия-лық өңдеу әдiстерi электродтардың разрядталуы әсерiнен өңделетiн беттен үздiксiз металл алуға (эрозия үрдiсi) негiзделген. Мұнда электродтың бiрi – аспап (әдетте катод), ал екiншiсi – бұйым (әдетте анод) болады.

Электр тоғының разрядталуы әсерiнен жұмыстық участокта пайда болған жоғары темпе-ратура (он мың градусқа дейiн) өңделiнетiн беттiң шамалы ғана участоктарын ерiтiп немесе тiптi буландырып жiбередi, ал гидродинамикалық күштер өңдеу участогынан эрозия өнiмдерiн ұшырып жiберуге мүмкiндiк бередi.

Электроэрозиялық өңдеудi жүзеге асыру үшiн мынадай жұмыстарды орындау керек:

Электр энергиясын жұмыс участогына импульс ретiнде жеткiзу;

Энергияны өңделетiн тетiктiң шамалы участоктарына жеткiзу;

Энергия импульстерi белгiлi жиiлiкпен, үздiксiз және бiр қалыпты жетiп тұруы.

Электродтардың жұмыс iстейтiн участоктарына электр энергиясын жеткiзудi былайша қамтамасыз етуге болады:

Бiр-бiрiне қарағанда шартты түрде қозғалатын электродтар беттерiнiң микро-кедiр-бұдырлықтары арасындағы контакт арқылы;

Сыртқы энергия көзiнен алынған электр разрядтары арқылы.

Бiрiншi принциппен электр-контакттiлiк және анодты-механикалық әдiстер жүзеге асырылады. Осыларды орындау үшiн электродтардың шартты түрде қозғалуын (әдетте катод–аспап айналады) жүзеге асыратын механикалық құрама қажет.

Екiншi принцип бойынша электр ұщқынымен және электр импульстiк өңдеу әдiстерi жүзеге асырылады. Осыларды орындау үшiн арнаулы импульстiк электр көздерi (машиналы, лампылы немесе транзисторлы генераторлар) қолданылады.

Электр-контактiлiк өңдеу – электрэрозиялық әдiстiң бiр түрi. Бұл әдiс аспап ретiнде айналып тұратын диск (1) пен ауа ортасында жүзеге асырылады (27-сурет). Осы диск пен дайындаманың (2) арасында айнымалы тоқтың куатты доғасы қоздырылады (тоқтың күшi 25000 А дейiн, ал кернеуi 40 В-ке дейiн). Қоректендiрушi көз ретiнде 10 – 100 кВт қуаты бар төмендеткiш трансформаторлар (3) пайдаланылады. Электродтардың салыстырмалы қозғалысында (дискiнiң айналмалы жылдамдығы V=30 – 40 м/сек) пайда болған қысымның әсерiнен

[P=0,02÷0,05Mн/м²(≈0,2–0,5 кг/мм²)]

олардың түйскен жерiнде оқтын-оқтын үзiлiс болып, электр зарядтары пайда болады, соның әсерiнен өңделетiн беттен металл алынады. Электрод-аспаппен өңделетiн тетiктiң контактiлiк участогында ауыспалы кедергi нәтижесiнде бөлiнетiн джоуль жылуы металл алуға әсер етедi. Электр-контактiлiк әдiс тетiктен металл алудың жоғары өнiмдiлiгiн қамтамасыз етедi, бiрақ бұйымның дәл керектi өлшемдерiн бере алмайды, ал беттiң тазалығы 3 – 4 кластан аспайды. Сондықтан бұл әдiс онша жауапты емес операцияларды, яғни құймаларды және штампталған бұйымдарды тазалау, әсiресе жоғары легiрленген, жылуға берiк қорытпалардан жасалған кесектердi сыдыру сияқты операцияларды орындауда қолданылады. Жазық беттердi өңдегенде сағатына 4900 н (500кг)-ға дейiн металл алынады. Мысалы, ЗИ-437 маркалы болаттан жасалған кесектердi электр-контактiлiк сыдыру әдiсiмен өңдегенде өнiмдiлiк 15 см³/сек-ке дейiн жетедi, ал кескiш арқылы iстелетiн әдеттегi токарьлық сыдырумен салыстырғанда (0,7 см³/сек-қа дейiн) бұл операцияның өңдеу өнiмдiлiгi 20 есе артық. Сонымен, операцияға жұмсалатын еңбек төмендейдi, тетiктiң өзiндiк құны кемидi.

2 7-сурет. Электр-контактiлiк өңдеу: 1 – жұмыс атқаратын аспап; 2 - өңделетiн дайындама; 3 – төмендеткiш трансформатор.

Анодты-механикалық өңдеу – электр эрозиялық әдiстiң бiр түрi, совет өнертапқышы Н.Н. Гусев ұсынған. Бұл әдiс қосарлы үрдiстi пайдалануға негiзделген, яғни дайындаманың бет қабатының анодтық еруiне және эрозиялануына, сонымен қатар алыну өнiмдерiн механикалық кетiруiне байланысты.

15 – 30 м/сек жылдамдықпен айналып тұрған (28, а, б-суреттерi) диск (1) тұрақты тоқ көзiнiң терiс полюсiне (катодқа) қосылған дайындама (3) анод болып есептеледi. Тұрақты тоқпен қоректендiру кернеуi 22–26 В және 10 кВт-қа дейiн қуаты бар түзеткiшпен (6) жүзеге асырылады.

Өңделетiн тетiк (3) пен дискiнiң (1) арасындағы кеңiстiкке трубамен (2) электролит жiберiледi – сұйық шынының судағы ерiтiндiсi (Na₂SiO₃). Үрдiстiң маңызы мынада: электролиттен тұрақты тоқ өткенде өңделетiн дайындаманың беткi қабатын анодтық ерiтетiн электрохимиялық үрдiс жүре бастайды, соның әсерiнен дайындаманың бетiнде жоғары электр кедергiсi бар қабыршақ (11) пайда болады. Өңделетiн бетке белгiлi қысым-мен тақалған, айналып тұрған аспап-диск (1) осы беттiң шығып тұрған кедiр-бұдыр участоктарынан анодтық қабыршақты сыдырады. Ал ашылған участоктарға кейiн анодтық еруге мүмкiндiк бередi. Сонымен, электрохимиялық анодтық ертумен механикалық әсер етудi байланыстырғанда өңделетiн беттi бiрте-бiрте тегiстейтiн үрдiс түзiледi. Осылайша анодты-механикалық өңдеу жүзеге асырылады. Өңделген беттiң тазалығы 8 – 9 класқа дейiн жетедi. Өңдеу жұмысы “жұмсақ” электр режимдерiнде (тоқтың күшi 5 –100 А, кернеуi 20 В-ке дейiн) өткiзiледi. Сонымен, қатты қорытпаларды өңдегенде өнiмдiлiк аса жоғары болмайды (0,1 – 0,35 мм³/сек). Осы тәсiлмен анодты-механикалық ажарлау және қатты қорытпадан жасалған аспапты қайрау (28, а-сурет), сонымен қатар үлгi диск-катод арқылы үлгi аспаптарды пiшiнге келтiру жұмысы жүзеге асырылады.

Анодты-механикалық әдiс әсiресе берiктiгi жоғары легiрленген қорытпалардан жасалған дайындамаларды кесуде кең қолданылады. Мұнда, аспап ретiнде металл диск (28, б-сурет) немесе үздiксiз айналып тұратын лента қолданылады. Үрдiс мынадай электр режимдерiнде жүредi: тоқ күшi 50 – 100 А шамасында, кернеуi 20 – 24 В.

Жоғарыда жазылған анодтық еру үрдiсiмен және механикалық әсер етумен қатар мұнда электр-термиялық құбылыстар да едәуiр роль атқарады. Өңделетiн беттiң шығып тұрған кедiр-бұдыр участоктарынан айналып тұрған аспап анодты қабыршақты кетiредi, сол жерде металл контактiлiк электр өткiзгiш участоктар пайда болады. Аспаптың және тетiктiң бет-терiн салыстырмалы түрде орын ауыстырғанда осы участоктарда электр разрядтары пайда болады және күшi едәуiр тоқты қолданғандықтан көп мөлшерлi жылу бөлiнедi де тетiктiң бет қабаты ерiп және оның көлемiнiң бiразы тiптi буланып кетедi. Сонымен, айналып тұрған аспап-диск немесе лента дайындаманың iшiне кiрiп, оны кеседi. Мысалы, анодты-механикалық әдiспен кесетiн станокта жылуға берiк қорытпадан жасалған, диаметрi 90 мм дайындама 1 минутта кесiледi (кесетiн дискiнiң диаметрi 500 мм, қалыңдығы 1,5 – 2 мм, болаттың 3 маркасынан жасалған).

2 8-сурет. Анодты-механикалық өңдеу:

а – анодты-механикалық ажарлау; б – анодты-механикалық кесу; в - өңдеу участогындағы үрдiстiң схемасы; 1 – жұмыс iстейтiн аспап – металл диск;

2 – электролит; 3 - өңделетiн тетiк; 4 – амперметр; 5 – вольтметр; 6 – электр тоғының түзеткiшi; 7 – жұмысты орындайтын тоқтың күшiн реттейтiн кедергi;

8 – төмендеткiш трансформатор; 9 – жұмысты орындайтын кернеудiң ауыстырып қосқышы; 10 – ерiген металдың тетiктерi – эрозия өнiмдерi; 11 – анодты қабыршақ.

Электр ұшқынымен өңдеу әдiсiн алғашқы болып Б.Р. және Н.И. Лазаренколар ұсынған. Бұл әдiс электр импульстерiнiң жылулық әсерiне негiзделген. Дайындаманың қажеттi пiшiнiн және өлшемiн алу үшiн оның өңделетiн бетiне импульстiк электр тоғы үздiксiз жiберiлiп тұрады. мұнда ең қажеттiсi электр ипульстер (электр разрядтар) болып табылады, олар өңдеу участогында жылуға айналып, артық металды кетiредi.

29-суретте электр ұшқынымен өңдеудiң схемасы көрсетiлген. Жұмысты орындайтын аспап – катод (1) әдетте мыстан жасалады және көлденең қимасы жасалатын тесiктiң (не қуыстың) пiшiнiне ұқсас болады. Өңделетiн дайындама – анод (2) конденсаторлар батарея-сының разрядты контурына жалғастырылады. Өңдеу участогы сұйық диэлектриктiң (транс-форматорлық май немесе керосин) iшiне батырылады. Электродтардың арасындағы керектi саңылау () қамтамасыз етiлгенде, тұрақты тоқ көзiнен конденсатордың (С) белгiлi дәреже-де зарядталу кезiнде аспаптың төменгi шетi мен өңделетiн беттiң арасындағы диэлектрлiк аралық жойылып, конденсаторлар разрядталады. Конденсаторлар разрядталғанда аспаптың төменгi шетi мен өңделетiн беттiң арасында электр импульстiк разрядтар пайда болады, соның нәтижесiнде өңделетiн дайындаманың бетiнде эрозия үрдiсi болады. Разрядтар бiрiнiң артынан бiрi жоғары жиiлiкпен (секундына бiрнеше ондаған мың) шыққандықтан өңделетiн беттен металл кетiретiн электр эрозиялық үрдiстiң өнiмi жоғары болады, ал аспап S мм/мин берiлiстi жылдамдықпен орын ауыстырады.

2 9-сурет. Электр ұшқынымен өңдеу:

1 – жұмыс орындайтын аспап – катод; 2 - өңделетiн дайындама – анод;

3 – диэлектрик; 4 – электр қозғалтқыш; С – конденсатор.

Электродтар аралығын () өзгермейтiн белгiлi өлшемде сақтау үшiн, операцияны орындау үрдiсiнде берiлiстiң жылдамдығы автоматты түрде керектi дәрежеде қамтамасыз етiледi. Мұны бақылау жүйесi арқылы электр қозғалтқыш (4) жүзеге асырады.

Электродтар арасындағы керектi саңылаудың мөлшерiн бақылайтын жүйе тапсырылған электр параметрi арқылы оны өзгертпей ұстап тұрады. кезектi металл кетiрiлген кезде саңылау () үлкейiп, электр параметрлерiн өзгертедi. Бұл өзгерiс команда ретiнде қабылданып, электр қозғалтқыштың айналу үдеуiн арттырады. Аспап (1) төмен қарай орын ауыстырады және саңылау керектi өлшемге дейiн кiшiрейедi. Саңылаудың шамасы тым аз болса, аспаптың берiлiсi баяулатылады, немесе ол аздап жоғары көтерiледi. Электр ұшқынымен өңдейтiн станоктар кiшкентай саңылауларды және тесiктердi (диаметрi 0,15 – 0,4 мм-ге дейiнгi) өңдеуде қолданылады. Өңделетiн беттердiң тазалығы 6 – 7 класқа дейiн жетедi, ал тесiктердiң дәлдiгi 0,02 мм-ге тең).

Электр импульстiк өңдеу Станоктар жасау министрлiгiнiң Эксперименттiк ғылыми-зерттеу институтында А.Л. Лившицтың басқаруымен iске асырылған. Бұл әдiс электродтар арасындағы саңылаудың шамасына қарамай, қажеттi параметрлерi бар (жиiлiгi, ұзақтығы, пiшiнi, қуаттылығы т.б.) арнаулы генераторлармен жасалған электр импульстерiн қолдануға негiзделген.

Алғашқы өңдеуде ұзақ уақыттық (1000-нан 10000 микросекундқа дейiн) және энергиясы жоғары имульстер қолданылады. Бұл импульстер машиналы генераторлар арқылы қамтамасыз етiледi.

Тазалық өңдеуде лампалық және транзисторлық генераторлармен жасалған энергиясы аз, бiрақ жиiлiгi жоғары импульстер қолданылады. 30–суретте электр имульстiк өңдеу құрылысының принциптiк схемасы көрсетiлген. Аспап – электрод (1) және өңделетiн тетiк (2) диэлектрлiк сұйық заттың (3) (трансформаторлық майдың) iшiне батырылған екеуiнiң арасындағы электродаралық саңылаудың () шамасы тұрақты болады. Электрлiк қозғалт-қыш (4) машиналы генераторды (8) айналдырып тұрады, ол электродаралық саңылаудың () жұмыс iстейтiн участогында сирек (400 имп/сек), бiрақ қуатты импульстердi тудырады, соның әсерiнен өңделетiн тетiктен металл кетiру үрдiсiнiң жұмыс өнiмдiлiгi артады (1500 мм³/мин-қа дейiн). Электр импульстiк әдiс штамптардағы, пресформалардағы тағы басқа шыңдалған және жоғары легiрленген болаттардан жасалған бұйымдардағы тесiктердi және қуыстарды өңдеуде қолданылады. Машиналы генератордан қоректендiрiлетiн төмен жиiлiктi электр импульстiк өңдеуде өңделетiн беттiң тазалығын 3 кластан артық болмайды. Өңделетiн беттiң тазалығын 5 – 6 класқа дейiн жеткiзу үшiн электрондық генераторлардан қоректендiрiлетiн жоғары жиiлiктi (7 – 25 кгц жиiлiктi) электр импульстiк өңдеу қолданылады.

30-сурет. Электр импульстiк өңдеу:

1 – жұмыс орындайтын аспап; 2 - өңделетiн тетiк; 3 – диэлектриктiк сұйық;

4 – электр қозғалтқыш; 5 – автотрансформатор; 6 – селендi түзеткiш;

9, 10, 11 – кедергiлер; 12 – жұмыс орындайтын аспаптың берiлiс қозғалтқышы.

Қосымша әдебиет: 8 [267-273].

Бақылау сұрақтары:

1. Электрофизикалық және электрохимиялық өңдеу әдiстерiнiң артықшылықтары.

2. Электроэрозиялық өңдеу әдiстерi.

3. Электр-контактiлiк өңдеу.

4. Анодты-механикалық өңдеу.

5. Электр ұщқынымен өңдеу.

6. Электр импульстiк өңдеу.