Электротехнологические установки (стр. 29 из 32)

§ 13.4. Разновидности электроэрозионной обработки и элементы ее оборудования

Формообразование обрабатываемой детали электроэрозионным методом можно осуществить по трем схемам.

1. Копирование формы электрода-инструмента, представляющего собой обратное отображение формы детали. При этой схеме обработки путем поступательного движения электрод-инструмент внедряется в заготовку по мере удаления металла под воздействием импульсов электрической энергии. Точность формы получаемой детали в этом случае зависит от точности изготовления электрода-инструмента и его износа.

2. Взаимное перемещение заготовки и электрода-инструмента по определенному закону. Схема формообразования имеет сходные черты с рядом процессов механической обработки. Съем металла с заготовки, в отличие от механических процессов, осуществляется за счет эрозии удаляемого металла под действием подводимых импульсов электрической энергии.

3. Сочетание обеих схем формообразования. Осуществляя взаимное перемещение специального инструмента и заготовки по определенному закону, получают изделие сложной формы. Эта схема требует сложного оборудования и электродовинструментов.

Наиболее широкое распространение в практике получила первач схема, а выполняемые с ее помощью операции называют ко-пировально-прошивочными. Электроэрозионное прошивание круглых отверстий сплошным электродоминструментом — одна из наиболее широко применяемых в машиностроении операций. Ее частным случаем является прошивание отверстий с криволинейной осью. Принципиальные схемы проведения этих операций показаны на рис. 13.6, а, б.

Последнюю из этих операций производят аналогично первой, но электродинструмент, являющийся катодом, имеет криволинейную форму, повторяемую в изделии.

По второй технологической схеме электроэрозионной обработки проводят резание с использованием в качестве электрода-инструмента металлического диска или проволоки (рис. 13.6,в, г). Обработка проволочным ЭИ позволяет вырезать сложноконтурные детали высокой точности.

Рис. 13.6. Схема электроэрозионной обработ / — электрод-инструмент; 2 — электродизделие

Рис. 13.6. Схема электроэрозийной обработки: 1 – электрод – инструмент;

2 – электрод – изделие.

Недостатком операций по этой схеме является ограничение их использования только вырезными или отрезными работами.

§ 13.5. Электроконтактная обработка

Электроконтактная обработка (ЭКО) применяется для съема материала с электропроводной заготовки. В этом виде обработки используется электроэрозионный принцип формообразования, поэтому для ЭКО справедливы многие закономерности электроэрозионной обработки.

Схема простейшего устройства для ЭКО показана на рис. 13.8. Напряжение 11с от промышленной сети поступает на трансформатор /. С его вторичной обмотки напряжение V с амплитудой до 40 В подается на два электрода, один из которых — диск 2 выполнен из электропроводного материала, второй — листовая заготовка 3. Дисковый ЭИ вращается от приводного двигателя с частотой п.

Механическими средствами создается прижимающая диск к заготовке сила Спр. Кроме вращения диску сообщается поступательное движение вдоль обрабатываемой поверхности со скоростью Уин- Межэлектродный промежуток заполнен непроводящей рабочей средой — воздухом, жидкостью, газожидкостной смесью.

Электроды в общем случае подвергаются одновременно механическому и электрическому воздействию. Мощность электрического воздействия определяется произведением сЯсозср, где И и / — действующие значения напряжения и тока.

Рис. 13.8. Схема электроконтактной обработки

Рис. 13.8. Схема электроконтактной обработки

ЭЛЕКТРОХИМИКО-МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА В ЭЛЕКТРОЛИТАХ

Под электрохимико-механической обработкой понимают процессы обработки металлических деталей в электролитах в совокупности с механическими и электроэрозионными процессами.

Различают анодно-абразивную и анодно-механическую обработку.

14.1. Анодно-абразивная обработка

Этот тип обработки основан на анодном растворении и механическом

(абразивном) воздействии на обрабатываемое изделие. При этом на поверхность электрода-заготовки (ЭЗ) могут воздействовать: электрический ток,

обеспечивающий анодное растворение; механическая сила, создаваемая частицами абразива, режущими или царапающими поверхность ЭЗ; тепловой поток, приводящий к тепловой эрозии поверхностных слоев ЭЗ.

Схема межэлектродного промежутка при анодно-аб-разивной обработке (ААО) показана на рис. 14.1, а, б. Электрод-инструмент, поверхность которого со скоростью v_и движется вдоль поверхности ЭЗ, подключен к отрицательному полюсу, а к положительному полюсу подключен ЭЗ. Межэлектродный промежуток заполняется раствором электролита.

Приложенная к электроду-инструменту (ЭИ) извне сила О поджимает его к ЭЗ, но так, чтобы между обоими телами не было обширного контакта и их электропроводные поверхности оказались разделенными зазором а_мин. При этом через межэлектродный промежуток проходит ток /, а рас-

Рис. 14.1. Схема межэлектродного промежутка при анодно-абразивной обработке: / — электрод-инструмент (ЭИ); 2 — источник постоянного тока; 3 — электродзаготовка (ЭЗ); 4 — раствор электролита; 5 — межэлектродный промежуток

(МЭП)

ходуемая на обработку электрическая мощность Р= UI, где U — напряжение источника питания.

Внешняя сила О вызывает силу трения Отр, которая приложена к поверхности ЭИ, движущегося со скоростью Vи. Таким образом, для обработки детали затрачивается также и механическая энергия Л = оиОТр (обычно она меньше электрической).

При ААО удаляются выступы 5 на ЭЗ (рис. 14.1, а). Во впадинах материал снимается менее интенсивно.

Снятое с поверхности ЭИ вещество может находиться в трех конечных состояниях: химически связанном с составляющими электролита (как при ЭХО), в виде застывших капель металла (как при ЭЭО) и в виде металлических сколотых частиц. Каждое из состояний соответствует одному из уже упомянутых воздействий. Менять роль любого из воздействий можно подбором режима. Интенсивное снятие металла с микровыступов обеспечивается подбором электрического и механического режимов, применением ЭИ, изготовленного из различных абразивных материалов, а также созданием рабочих сред различного состава.

14.2. Анодно-механическая обработка

Анодно-механическая обработка (АМО) основана на одновременном использовании электроэрозионных и электрохимических процессов, происходящих в заполненном электролитом МЭП между ЭИ и ЭЗ.

При этом виде обработки в межэлектродном промежутке происходит образование нерастворимых соединений элементов металла заготовки с анионами электролита. Такой процесс обеспечивается применением в качестве электролита водного раствора жидкого стекла.

Ионы железа, переходящие в раствор благодаря анодному растворению, соединяются с силикат-анионами и образуют нерастворимое соединение, выпадающее на ЭЗ в виде пленки (рис. 14.2).

Формообразование при АМО происходит в основном за счет удаления микровыступов с поверхности ЭЗ термоэрозионным способом.

При высоком напряжении и большом давлении ЭИ на деталь плотность тока на выступах достигает значений, при которых преобладающими становятся электротермические явления, обусловленные местным выделением теплоты.

Рис. 14.2. Схема анодно-механической обработки:

' — обрабатываемая деталь; 2 — пассивная пленка; 3 — электролит; 4 — электродинструмент; 5 — канавка

Рис. 14.3. Схема электроэрозионно-химической обработки:

/ — катод — электрод-инструмент (ЭИ);

2 — отверстие для подачи электролита;

3 — межэлектродный промежуток; 4 — анод — электрод-заготовка; 5 — канал разряда

Электроэрозионно-химическая обработка. В процессах формообразования с применением совмещенной электроэрозионно-хими-ческой обработки (ЭЭХО) удаление металла происходит благодаря анодному растворению и электроискровой эрозии ЭЗ в потоке электролита, прокачиваемого через МЭП.

14.3. Характеристика операций электрохимической обработки Особенностями электрохимической обработки являются:

а) высокая производительность при высокой чистоте обработки;

б) возможность широкого регулирования режимов обработки от черновой до чистовой без прекращения процесса и без снятия детали со станка;

в) возможность обработки токопроводящих материалов (металлических и металлокерамических) любой твердости;

г) пониженное количество отходов по сравнению с механической обработкой на металлорежущих станках.

Рассматриваемым методом можно проводить анодно-механиче-ское резание заготовок (рис. 14.4).

Деталь /соединяется с положительным полюсом источника тока 4 напряжением 20—30 В, а инструмент 2 — с отрицательным. В зазор, образованный между инструментом и поверхностью обрабатываемого изделия, вводят электролит 3, представляющий собой водный ра-

Рис. 14.4. Схема анодно-механического разрезания

Рис. 14.5. Анодно-механическое шлифование:

1 - вращающийся металлический диск (катод); 2 — обрабатываемая деталь створ жидкого стекла. Регулирование тока производят резистором 5.

Электроду-инструменту придают форму диска и сообщают быстрое вращение. Вращающийся диск увлекает в зазор электролит. Съем металла в месте разрезания происходит в результате протекания рассмотренных выше процессов. В качестве ЭИ может быть использована и бесконечная металлическая лента. Чистовая анодно-меха-ническая обработка происходит за счет анодного растворения металла при прохождении электрического тока через электролиты. Обработка происходит в результате непрерывного удаления пленки вращающимся диском-инструментом и электролиза, вызывающего растворение металла анода в местах, очищенных от пленки.