сти от расчетного периода стойкости. Созданы системы компенсации система­тических погрешностей обработки и погрешностей закрепления обрабатывае­мых заготовок.

Станки с ЧПУ для расширения их использования в турбинном производ­стве нуждаются в совершенствовании. Прежде всего необходимы повышение точности обработки заготовок и компенсация возникающих погрешностей. Но­вые системы предусматривают компенсацию систематических погрешностей обработки, связанных с тепловыми деформациями технологической системы, влиянием люфтов и погрешностей перемещений. Применяются устройства коррекции погрешности закрепления заготовок. Вводится автоматическое из­мерение получаемых размеров и коррекция положения инструмента. Устанав­ливаются ограничители, прекращающие процесс обработки при достижении предельных значений сил резания, мощности, крутящего момента и т. п.

Расширяется применение адаптивных систем управления по силе и мощ­ности резания, изменяющих частоту вращения шпинделя и подачу. Применение адаптивных систем управления особенно целесообразно при значительных ко­лебаниях припусков (поковка вала ротора, отливка цилиндров и др.) и механи­ческих свойств обрабатываемых материалов. Такие колебания являются харак­терными для производства паровых и газовых турбин.

3. Применение прогрессивных методов обработки

Совершенствование конструкций паровых и особенно газовых турбин связано с применением жаропрочных сплавов, трудно поддающихся или совсем не поддающихся обработке резанием. Наиболее затруднительной, а в некоторых случаях просто невозможной, становится обработка рабочих частей лопаток.

Решение возникших проблем потребовало применения методов обработ­ки заготовок турбинных деталей, базирующихся на достижениях различных от­раслей науки и техники.

Особенностью этих методов обработки является независимость скорости и точности формообразования обрабатываемой детали от твердости, вязкости и других физико-механических свойств материала заготовки. В практике наибольшее применение получили электрогидравлический, электроэрозион-

119

ный, электрохимический, ультразвуковой, электронно-лучевой и светолучевой методы обработки. При этих способах обработки съем металла и формообразо­вание поверхности детали происходят под действием электрической, световой и химической энергии без преобразования ее в механическую, тепловую или другие виды энергии вне обрабатываемой зоны.

Электрогидравлический метод обработки основан на возбуждении им­пульсного высоковольтного разряда в среде жидкости. Под действием этих им­пульсов сверхвысокие давления жидкости в виде импульсов при фокусирова­нии на заданный участок поверхности осуществляют обработку заготовок. Метод применяется для наклепа поверхностей металлических изделий, проши­вания отверстий в хрупких неметаллических материалах.

Электроэрозионный метод обработки базируется на некоторых свой­ствах воздействия электрической энергии. При возникновении импульсных электрических разрядов происходит выделение тепла, в результате чего дости­гается направленное разрушение токопроводящих материалов. Такое явление получило название электрической эрозии. Она протекает в результате испаре­ния, плавления и гидродинамического выброса расплавленного металла. Элек­троэрозионный метод обработки деталей имеет следующие разновидности: электроискровой, электроимпульсный, анодно-механический и электрокон- тактный.

Электроискровой метод, основанный на явлении электрической эрозии в результате возникновения искрового разряда в эрозионном промежутке между двумя электродами (деталью и инструментом), характеризуется высокими тем­пературами. Как правило, операции электроискровой обработки осуществляют­ся в жидкой среде (диэлектрике) - воде или керосине. Несмотря на высокие температуры в межэлектродном промежутке, возникающие при электрическом разряде, обрабатываемое изделие практически не нагревается, так как искровой разряд протекает в миллионные доли секунды. Электроискровая обработка применяется преимущественно при обработке сложных фасонных поверхно­стей деталей, выполненных из жаропрочных и тугоплавких сплавов, и обработ­ке отверстий малого диаметра. Недостатками электроискрового метода обра­ботки деталей являются значительный износ электродов и сравнительно малая производительность.

120

Сущность электроискрового метода заключается в следующем: при про- скакивании искры в воздушном промежутке (рис. 24, а) между инструментом (катодом) 1 и обрабатываемой деталью (анодом) 2 происходит нагрев той не­большой поверхности, на которую попадает искра, и металл оплавляется. Сам процесс происходит в виде как бы небольших взрывов: металл, расплавленный искрой, в газообразном состояний мгновенно расширяется и перемещается с поверхности анода на катод, оседает на нем и затвердевает в виде наростов. Ес­ли же процесс вести в какой-либо жидкости, не проводящей электрический ток (например, в керосине), то искра будет проскакивать в этом промежутке между катодом и анодом так же легко, как и через воздух, но образования наростов происходить не будет, так как брызги металла будут оседать в жидкости, а из­делие в месте соприкосновения с инструментом примет его форму.

Схема применения электроискрового метода обработки показана на рис. 24, б. Электрический ток подводится через сопротивление 3 от зажима 1 генератора постоянного тока к электроду-инструменту 5 и через зазор а про­ходит к обрабатываемой детали 6 и затем к зажиму 2. В электрическую цепь включен конденсатор 4, создающий импульсы, необходимые для образования искры. Соленоидный регулятор заставляет колебаться электрод 5. При проска- кивании искры ток также будет проходить через соленоид, намагничивать сер­дечник 8 и втягивать катушку 7. Это вызовет подъем электрода, увеличение за­зора а и разрыв электрической цепи. Подача тока в катушку соленоида прекратится, сердечник размагнитится и шпиндель с электродом опустится вниз. При достижении установленной величины зазора а опять произойдет проскакивание искры и весь процесс повторится, в результате чего в обрабаты­ваемой детали прошьется отверстие по форме электрода.

Отверстие может быть любой формы и несквозным, выполняемым вдоль оси рабочей части для облегчения.

Электроимпулъсная обработка - более усовершенствованный способ по сравнению с электроискровым. Улучшение технологических характеристик электроимпульсного способа обусловлено применением специальных незави­симых генераторов, униполярных импульсов типа МГИ-2, МГ-3 и др. Отличи­тельной особенностью генераторов являются постоянство и независимость ча­стоты, продолжительности и амплитуды импульсов тока от физического

121

состояния эрозионного промежутка. Область применения электроимпульсного способа обработки та же, что и электроискрового, но он имеет более высокие технологические и экономические показатели. Поэтому метод широко приме­няется в газотурбостроении для обработки лопаток и других деталей из жаро­прочных сплавов на никелевой основе, например, для предварительной обра­ботки пера лопаток из жаропрочных сплавов перед окончательной электрохимической обработкой, а также для перфорации охлаждаемых лопаток.

Рис. 24. Электроискровой метод обработки: а - сущность метода; б - схема обработки

В турбостроении применяются все указанные разновидности электроэро- зионной обработки. Для выполнения различных технологических процессов электроэрозионной обработки отечественной станкостроительной промышлен­ностью разработан и выпускается целый ряд электроэрозионных станков, кото­рые по своему назначению подразделяются на универсальные прошивочные (4Д721АФ1, 4Л721Ф1, 4Д722, АФЗ, 4Е723-01, 4Э724 и др.), универсальные станки для профильной обработки (типа 4631, 4720М), электродом-

122

инструментом в которых является движущаяся проволока, и специальные элек- троэрозионные станки, например, для обработки лопаток, для прошивки отвер­стий малого диаметра в форсунках, для упрочнения поверхностей деталей, клеймения и др. Для обработки сложных деталей применяются электроэрози- онные станки с программным управлением (типа 45Э2ФЗ, 47Э2ФЗ, 4А423ФЦ). На этих станках профильная обработка осуществляется движущейся тонкой проволочкой, траектория движения которой задается программой с одновре­менным регулированием скорости движения в зависимости от интенсивности процесса эрозии. Для анодно-механической резки металлов применяются дис­ковые отрезные анодно-механические станки типа АМО-31, АМО-32, 4820, АМ-5-117, АР-300, а также ленточные разрезные анодно-механические станки типа 4А850, 4А860 и др. Анодно-механическое разрезание наиболее эффективно для жаропрочных, коррозионно-стойких и закаленных сталей больших сечений.

Предварительная прорезка межлопаточного канала в цельной заготовке диска производится графитовым электродом-стержнем, имеющим форму впа­дины между двумя соседними лопатками. Окончательная обработка профиля пера лопаток производится медным или медно-графитовым электродом, состо­ящим из двух элементов, один из которых имеет профиль, эквидистантный спинке лопатки, а другой - корыту. Рабочей жидкостью при электроэрозионной обработке лопаток служит керосин. Для обработки лопаток из деформируемых жаропрочных сплавов рекомендуется применять средние электрические режи­мы: рабочее напряжение 20-30 В, сила тока 30-50 А. Производительность элек­троэрозионной обработки зависит от теплофизических параметров материала обрабатываемых изделий и электродов, электрических параметров импульсов тока и свойств меж-электродной среды. Производительность электро­эрозионной обработки обычно определяется количеством металла, снятого с обрабатываемой поверхности детали в единицу времени, мм³/мин (или г/мин):

<2 = САГ,

где С - коэффициент, зависящий от теплофизических констант металла и элек­трода;

А - энергия импульсов;

/ - частота импульсов.

123