Обработка без снятия стружки

Обработка заготовок без снятия стружки заключается в пластическом деформировании обрабатываемой поверхности. Под действием давления от специального инструмента на поверхность она выравнивается за счет смятия микровыступов и подъема микровпадин. В результате повышается качество поверхности - повышается ее износостойкость, коррозийная стойкость, характеристики прочности.

Процесс такой обработки осуществляется на универсальных металлорежущих станках с помощью специальных устройств, в которых размещают инструмент (например, в виде шарика или ролика), передающий давление последовательно на всю обрабатываемую поверхность. Используются также специализированные станки и прессы.

Применяют также ряд других процессов. Например, калибрование (проталкивание шарика из твердого материала по цилиндрической поверхности обрабатываемого отверстия меньшего диаметра) и др. Или другой пример - для заготовок сложной формы с целью упрочнения их поверхностей применяют дробеструйную обработку. В этом случае заготовка размещается в специальной камере, где она подвергается ударам потока, состоящего из стальной дроби, летящей с большой скоростью.

Кроме указанных выше методов обработки металлов и изготовления заготовок и деталей машин применяют и другие - сравнительно новые и весьма прогрессивные технологии. К таким методам относятся химические, электрические, плазменно-лазерные, ультразвуковые, гидропластические.

При химической обработке используется химическая энергия. Снятие определенного слоя металла осуществляется в химически активной среде (химическое фрезерование). Оно заключается в регулируемом по времени к месту растворений металла с поверх­ности заготовок путем травления их в кислотных и щелочных ваннах. В то же время поверхности, не подлежащие обработке, защищают химически стойкими покрытиями (лаки, краски и др.). Постоянство скорости травления поддерживается за счет неиз­менной концентрации раствора

Химическими методами обработки получают местные утоне­ния на нежестких заготовках, ребра жесткости; извилистые канав­ки и щели; «вафельные» поверхности; обрабатывают поверхнос­ти, труднодоступные для режущего инструмента.

При электрическом методе электрическая энергия преобра­зуется я тепловую, химическую и другие виды энергии непос­редственно в процессе удаления ладанного слоя. В соответствии с этим электрические методы обработки разделяют на электро­химические, электроэрозийные, электро-термические и электро­механические.

Электрохимическая обработка основана на законах анодного растворения металла при электролизе. При прохождении посто­янного тока через электролит на поверхности заготовки, включен­ной в электрическую цепь и являющуюся анодом, происходит хи­мическая реакция и образуются соединения, которые переходят в раствор или легко удаляются механическим способом. Электро­химическую обработку применяют при полировании, размерной обработке, шлифовании, очистке металлов от окси­дов, ржавчины.

Анодно-механическая обработка сочетает электротермические и электромеханические процессы и занимает промежуточное мес­то между электрохимическим и электроэрозионным методами. Обрабатываемую заготовку подключают к аноду, а инструмент - к катоду. В качестве инструмента используют металлические диски, цилиндры, ленты, проволоки. Обработку ведут в среде элект­ролита. Заготовке и инструменту задают такие же движения, как при обычных методах механической обработки

При пропускании через электролит постоянного тока происхо­дит процесс анодного растворения металла как при электрохими­ческой обработке. При соприкосновении инструмента (катода) с микронеровностями обрабатываемой поверхности заготовки (ано­да) происходит процесс электроэрозии, присущий электроискровой обработке. Продукты электроэрозии и анодного растворения уда­ляются из зоны обработки при движении инструмента и заготовки.

Электроэрозионная обработка основана на законах эрозии (разрушения) электродов из токопроводящих материалов при пропускании между ними импульсного электрического тока. Она применяется для прошивания полостей и отверстий любой формы, разрезания, шлифования, гравирования, затачивания и упрочне­ния инструмента. В зависимости от параметров импульсов и вида применяемых для их получения генераторов электроэрозионная обработка разделяется на электроискровую, электроимпульсную и электроконтактную.

Электроэрозионные методы достаточно широко применяют на машиностроительных предприятиях. Так, электроискровой обработке подвергают труднообрабатываемые обычными способами заготовки из твердых сплавов, вольфрама и др. при изготовлении режущих инструментов, штампов и других изделий

Электроискровую обработку применяют для изготовления штампов, пресс-форм, режущего инструмента и для упрочнения Поверхностного слоя деталей.

Электроимпульсная обработка используется как предваритель­ная при изготовлении штампов, турбинных лопаток, поверхностей фасонных отверстий в деталях из жаропрочных сталей. В этом процессе скорость съема металла примерно в десять раз больше, чем при электроискровой обработке

Электроконтактная обработка основана на локальном нагре­ве заготовки в месте контакта с электродом (инструментом) и удалении из зоны обработки расплавленного металла механичес­ким способом. Метод не обеспечивает высокой точности и каче­ства поверхности деталей, но дает высокую скорость съема метал­ла, поэтому используется при зачистке отлива или проката из спе­циальных сплавов, шлифовании (черновом) корпусных деталей машин из труднообрабатываемых сплавов.

Электромеханическая обработка связана с механическим дей­ствием электрического тока. На этом основана, например, электро­гидравлическая обработка, использующая действие ударных волн, возникающих в результате импульсного пробоя жидкой среды.

Ультразвуковая обработка металлов - разновидность меха­нической обработки - основана на разрушении обрабатываемого материала абразивными зернами под ударами инструмента, ко­леблющегося с ультразвуковой частотой. Источником энергии служат электрозвуковые генераторы тока с частотой 1630 кГц. Рабочий инструмент пуансон закрепляют на волноводе генератора тока. Под пуансоном устанавливают заготовку, и в зону обработки поступает суспензия, состоящая из воды и абра­зивного материала. Процесс обработки заключается в том, что инструмент, колеблющийся с ультразвуковой частотой, ударяет по зернам абразива, которые скалывают частицы материала заготов­ки. Ультразвуковая обработка используется для получения твер­досплавных вкладышей, матриц и пуансонов, вырезания фигур­ных полостей и отверстий в деталях, прошивки отверстий с криво­линейными осями, гравирования, нарезания резьбы, разрезания заготовок на части и др.

Плазменно-лазерные методы обработки основаны на исполь­зовании сфокусированного луча (электронного, когерентного, ион­ного) с весьма высокой плотностью энергии. Луч лазера исполь­зуется как в качестве средства нагрева и размягчения металла впереди резца, так и для выполнения непосредственного процесса резания при прошивке отверстий, фрезеровании и резке листово­го металла, пластмасс и других материалов

Процесс резания идет без образования стружки, а испаряю­щийся за счет высоких температур металл уносится сжатым воз­духом. Лазеры применяют для сварки, наплавки и разрезания в тех случаях, когда к качеству этих операций предъявляются по­вышенные требования. Например, лазерным лучом режут сверхтвердые сплавы, титановые панели в ракетостроении, изделия из нейлона и др.

Гидропластическая обработка металлов применяется при из­готовлении пустотелых деталей с гладкой поверхностью и малы­ми допусками (гидроцилиндры, плунжеры, вагонные оси, корпуса электродвигателей и др.). Пустотелую цилиндрическую заготов­ку, нагретую до температуры пластической деформации, помеща­ют в массивную разъемную матрицу, сделанную по форме изго­тавливаемой детали, и закачивают под давлением воду. Заготовка раздается и принимает форму матрицы. Детали, изготовленные этим способом, имеют более высокую долговечность работы.

Итак, применение электрической, химической и других видов энергии в зоне обработки для разрушения заготовки в определенном месте позволяет получить ряд преимуществ:

• процесс удаления припуска протекает без механических нагрузок и, следовательно, отсутствуют упругие деформации участвующих в работе элементов системы «заготовка - инструмент - станок», что приводит к повышению точности обработки;

• возможна обработка заготовок различной прочности, твердости и др.;

• в большинстве случаев поверхности деталей получают с минимальным дефектным слоем.

Отсюда следует, что новые способы обработки металлов выводят технологию изго­товления деталей на качественно более высокий уровень по срав­нению с традиционной технологией.