Методы формообразования Электрофизические и химические методы

Появление таких методов было обусловлено потребностью использования разнообразных материалов, механическая обработка которых приводила к поверхностной деформации. Кроме того, существуют такие формы детали, обработка которых невыполнима другими методами.

Виды электрофизической и химической обработки:

• электроэрозионная

• ультразвуковая

• электронно-лучевая

• лазерная

• ионно-лучевая

• плазменная

• электрохимическая

• комбинированная (например, анодно-механическая)

Особенности:

• практически отсутствует давление инструмента на обрабатываемый материал

• всем методам присуща минимальная глубина поверхностного слоя

• обрабатываемость материала не зависит от твердости или вязкости (кроме ультразвуковой)

• возможность копирования сложной формы инструмента сразу по всей поверхности заготовки при простом поступательном движении инструмента

• для подобных методов характерна простота кинематической схемы, т.е. простота оборудования

• возможность полной автоматизации ввиду простоты оборудования

• решение задач, которые невозможно выполнить традиционными методами (получение пазов до десятков долей мкм)

Ограничение метода - большая энергоемкость.

Электроэрозионная обработка

Электроэрозия основана на разрушении токопроводящего материала под действием тепла, вызываемого импульсом электрического разряда, который возникает в зазоре между обрабатываемой заготовкой и инструментом в среде, заполненной диэлектрической жидкостью.

В промышленности наибольшее распространение получили три разновидности электроэрозионной обработки:

1. Электроискровая

2. Импульсная

3. Высокочастотная обработка

Механизм удаления материла один и тот же: при сближении электродов в среде диэлектрика, на определённом расстоянии, на них напряжение достигает пробойного, то есть возникает пробой диэлектрика. Он происходит между наиболее выступающими микровыступами поверхностей электрода. Вследствие этого, в зоне пробоя температура достигает десятков тысяч градусов. Происходит мгновенное оплавление и испарение материала электродов и заготовки в микрообъёме. Наличие диэлектрика создаёт динамический удар, за счёт которого расплавленный материал в виде микрочастиц удаляется из зоны пробоя. При дальнейшем сближении электродов, снова возникает пробой между наиболее выступающими микровыступами, то есть процесс происходит постоянно. Обработка производится непрофильным инструментом – проволокой – в среде диэлектрика (обычно применяют масло или керосин) система управления сообщает перемещение по 2-м координатам, который соответствует профилю нужной детали, то есть на практике можно получить любой контур.

Производительность данного метода, то есть удаление объёма материала в единицу времени, определяется элементарными параметрами: частотой следования импульсов, их мощностью, а также теплофизическими характеристиками электродов инструмента и обрабатываемого материала (теплота плавления, теплопроводность).

Для увеличения производительности применяют различные способы:

• вибрация

• вращение инструмента

• нагнетание жидкости

Скорость удаления материала 0,2÷12 мм/мин.

Качество поверхности. микрорельеф более неоднороден, чем при резании, и представляет собой результат наложения большого числа лунок, возникших под действием электрического импульса. Величина неровности зависит от энергии импульса и свойств материала. Чем лучшую обрабатываемость имеет материал, тем большую неровность имеет поверхность. Неровность составляет 0,8÷360мкм. Поверхностный слой у ответственных деталей удаляется.

Точность зависит от производительности, наличия износа или дефектного слоя на поверхности обрабатываемой заготовки. Включает в себя геометрическую погрешность станка, инструмента, установки заготовки и инструмента, инерциальность системы автоматического регулирования зазора. Данным методом можно получить 6-12 квалитет точности.

Существует 2 варианта включения:

• прямое (инструмент – катод, заготовка – анод)

• обратное

Выбор полярности определяется производительностью процесса и точностью обработки.

Важно также заметить, что при электроэрозионной обработке не играет роли ни твёрдость, ни прочность материала заготовки. Но следует принимать во внимание температуру плавления материала заготовки.