Учебное пособие 800618

буется проведение дополнительной операции по удалению выступов слесарным или электроэрозионным способом. Когда выступ находится на дне глубоких полостей, то удаление его становится трудоемким, а применение ЭХРО вообще нецелесообразным.

Рис. 3.27. Сборно-разборная конструкция электродержателя: 1 – крышка; 2; 3; 4 – уплотнения; 5 – корпус

171

При электрохимической прошивке узких глубоких пазов практически невозможно предусмотреть щели в ЭИ. В этих случаях наиболее технологичная конструкция электрододержателя получается при наружной подаче электролита (рис. 3.28). В такой конструкции формирование струи электролита происходит с помощью щек (Г). Электролит, попадая в распределительный канал 1, равномерно растекается по наружным поверхностям электродов 2.

На рис 3.28 от точности «живого» сечения по всему контуру зависит достижение одинаковой скорости течения электролита со всех сторон МЭП и точности получаемого паза. Поэтому на размер зазора, формирующего струю, задается жесткий допуск (в рассматриваемом случае 0,5-0,05 мм). ЭИ центрируется в верхней части электрододержателя. Рабочая часть ЭИ (нижняя) выполнена из материала медно-вольфрамовой композиции (Cu – 20%, W – 80%).

Вконструкции электрододержателя полости для входа и выхода электролита не разграничены, поэтому она применима для обработки пазов и щелей с глубиной не более 3 мм.

Вэлектрододержателе (рис. 3.28) подача электролита осуществляется по наружной поверхности ЭИ. Жидкость проходит через МЭП по всей глубине паза, под торцом ЭИ и выходит с противоположной стороны. Такой принцип разделения трассы на два тракта усложняет конструкцию электрододержателя и требует хорошей герметизации его входной части. Это не гарантирует протекания электролита только по одной стороне ЭИ, т.к. по мере углубления ЭИ в заготовку появляются паразитные пути через узкие стороны ЭИ, в результате чего электролит попадает на противоположную сторону МЭП и не весь попадает во входной тракт.

Известен (рис. 3.29) способ, позволяющий получить стабильный гидродинамический режим в рабочем зазоре и протекание через рабочий зазор всего количества подводимого электролита.

172

Рис. 3.28. Конструкция электрододержателя при наружной подаче электролита

Для этого по мере углубления ЭИ 1 в заготовку 2 разделение трактов поддерживается упругим регулирующим элементом 4, который устанавливается на ЭИ и разделяет тракт движения электролита на две части.

173

Рис. 3.29. Разделение гидравлических трактов упругим регулирующим элементом

Регулирующий элемент 4 перемещается в детали так, чтобы совместно с боковой поверхностью 3 ЭИ непрерывно разделять изменяющуюся во времени обрабатываемую полость на изолированные по боковой поверхности друг от друга зоны 5 и 6. В результате они соединяются между собой только через рабочий зазор под электродом, обеспечивая единственный путь протока всей массы электролита.

3.2.5. Определение формы и размеров рабочих поверхностей ЭИ для прошивочных работ

При электрохимической размерной обработке электро- дом-инструментом, движущимся по направлению к обрабатываемой поверхности с постоянной скоростью, возможны три случая регулирования межэлектродного зазора (рис. 3.30).

(3.5)

Vэи Vp;Vэи Vp; Vэи Vp,

174

где Vэи – скорость подачи ЭИ;

Vр – скорость растворения металла.

Рис. 3.30. Варианты регулирования межэлектродного зазора

При правильно подобранных режимах и условиях обработки (согласованных режимах) происходит саморегулирование процесса и устанавливается оптимальный (установившейся) зазор Sy. При установившемся зазоре Vэи = Vp. Если рассогласование между Vp и Vэи незначительно (случаи II и III), то величина межэлектродного зазора (S1; S2) также установится, но будет отличаться от Sу в сторону увеличения (случай III) или снижения (случай II). При больших различиях между Vр и Vэи возможно нарушение процесса ЭХРО. Поэтому стараются выбрать скорость подачи ЭИ близкую к скорости анодного растворения. Саморегулирование ЭХРО обычно осуществляется при установившемся зазоре и только при обработке неглубоких отверстий полостей (l = до 2 мм) может иметь место неустановившийся режим, поэтому расчеты параметров ЭИ выполняют для установившегося зазора.

Рабочая часть электрода (буртик) для копировальнопрошивочных работ может иметь различную форму (рис. 3.31) и состоит из торцевой части и рабочего пояска (бурта) 2.

175

Рис. 3.31. Форма рабочей части электрода (буртик) для копировально-прошивочных работ

Остальная нерабочая часть ЭИ обычно покрывается электроизоляционным материалом 3 для того, чтобы предотвратить растворение боковых стенок уже выполненного участка отверстия (рис. 3.32,б). В случае обработки с неизолированным ЭИ отверстие получится конусным (рис. 3.32,а). Если получаемое отверстие круглое, то электроду-инструменту можно придавать вращательное движение, позволяющее повысить точность размеров сечений (рис. 3.32,б).

При ЭХРО размеры ЭИ отличаются от размеров обрабатываемой полости на величину межэлектродного зазора (МЭЗ). Эту величину принято называть величиной разбивки.

МЭЗ формируется по всему межэлектродному промежутку неодинаковой величины и зависит не только от параметров обработки (напряжения, подачи ЭИ, химического состава и температуры электролита и др.), но также и от местной скорости движения инструмента относительно детали, которая в свою очередь зависит от угла (рис. 3.33).

176

Рис. 3.32. Влияние боковой изоляции на геометрию отверстия:

а) изоляция отсутствует; б) изоляция по схеме на рис. 3.31

Рис. 3.33. Отклонение формы детали для сферического ЭИ

При обработке фасонных форм зазор S увеличивается вместе с углом .

На практике принято различать два случая ЭХРО: обработка отверстий с вертикальными стенками и сложнообъемных форм. В первом случае определение формы и размеров ЭИ зависит, в основном, от толщины бурта и технологических режимов обработки. Размеры ЭИ определяются аналитически или экспериментально методом пробных прошивок при постоянных заданных режимах.

177

3.2.6. Аналитический расчет размеров ЭИ при прошивке отверстий с вертикальными стенками

При прошивке отверстий

где D – заданный диаметр отверстия детали;

у – съём металла с боковых поверхностей. Он равен изменению бокового зазора за время прохождения каждого сечения отверстия буртом 2 (рис. 3.24)

y Sкб Sоб ,

где Sкб – конечный боковой зазор;

Sоб – начальной боковой зазор. Исходя из теории растворения металла конечный зазор Sкб равен [2]

где – выход по току;– электрохимический эквивалент обрабатывае-

мого металла;– электропроводность электролита;

U – напряжение на электродах с учетом потерь

(U Uэ U);

– время воздействия бурта на боковую поверхность;

– плотность материала;

Uэ – напряжение на электродах; ΔU – потери напряжения.

Численные значения вышеперечисленных параметров приведены в [2].

Время воздействия бурта на боковую поверхность

178

где Н – высота бурта.

Начальный боковой зазор (Sоб) можно приравнять к торцовому (S).

Тогда

Длина ЭИ

где lj – глубина обработки;

l3 – длина участка для закрепления ЭИ в электрододержателе;

lв – длина выхода инструмента (при прошивании сквозных отверстий).

Если глубина обработки lj > (10-12)D, то инструмент следует рассчитывать на жесткость, при этом предъявляются повышенные требования к технологической системе в целом.

Для улучшения гидродинамики движения жидкости при перетекании от торцевого к боковому зазору рабочий бурт иногда выполняют с радиусом.

Тогда (рис. 3.24)

где Н – общая высота бурта;

h – высота прямой части бурта; R – радиус закругления.

Численное значение величины Н зависит от диаметра отверстия, требуемой точности получаемого отверстия D и колеблется от 0,2 до 5 мм. Для получения малых и точных отверстий берут Н = 0,2-0,5 мм и высота его должна быть одинаковой ко всему периметру.

179

При обратной подаче электролита радиусную часть рабочего бурта изготовлять необязательно, а, следовательно, величина Н может быть уменьшена и точность копирования инструмента может быть более высокой, чем в случае прямой подачи электролита.

При калибровочных операциях и сквозной прошивке отверстий необходимость в таких кромках отпадает, и рабочая часть ЭИ может быть выполнена обратной конической формы

(рис.3.34).

3.2.7. Проектирование и расчет формы и размеров ЭИ для обработки сложнофасонных поверхностей

Изготовление гравюр ковочных штампов, литейных форм, пресс-форм, а также профиля пера лопаток газотурбинных двигателей, гидроагрегатов и других сложнофасонных поверхностей осуществляют методом ЭХРО.

Для этого все поверхности отдельных участков полостей разделяют на следующие участки: горизонтальные, вертикальные, наклонные, криволинейные (цилиндрические, сферические и др.).

При проектировании электрода-инструмента необходимо рассчитать форму рабочей поверхности, а также определить положение щелей и отверстий для подвода электролита в зону обработки. Форму рабочей поверхности ЭИ определяют в следующей последовательности:

-по чертежу обрабатываемой поверхности детали строят эквидистантный профиль ЭИ с зазором, равным установившемуся;

-находят действительную форму ЭИ.

Известно три метода нахождения действительных размеров ЭИ:

-аналитический и графоаналитический;

-моделирования электрическим полем;

-производственный.

180