Лабораторные работы по дисциплине технология машиностроения (стр. 39 )

Область применения. По существу, анодно-механическая об­работка может заменить почти все операции обработки металлов ре­занием. Однако это не всегда целесообразно.

Наиболее широкое распространение получила анодно-механи­ческая резка. Этот способ обработки применяется при резании твер­досплавных изделий, из пруткового вольфрама, сталей высокой твер­дости и т. п. Обработка производится стальной лентой толщиной 0,8-1,2 и шириной 35. мм. При твердости заготовки НВ>300 производи­тельность достигает 10 см3/мин, т. е. выше, чем при механической обработке.

В промышленности анодно-механическое профилирование фа­сонных твердосплавных резцов, а также шлифование и полирование. Значительный интерес представляет одно из направлений анодно-механической обработки – чистовое электроабразивное и электроал­мазное шлифование. Электроабразивные и алмазные круги позволя­ют получать поверхности шероховатостью 11-12-го классов чистоты.

9.2. Электроэрозионная обработка

Метод обработки материалов импульсами электрического тока, известный под названием электроэрозионной, электроискровой обра­ботки, предложен в 1943 г. советскими учеными и . Метод электроэрозионной обработки основан на ис­пользовании явления электрической эрозии – направленного разру­шения токопроводящих материалов в результате теплового действия импульсных электрических разрядов между инструментом и

обраба­тываемой поверхностью.

Генераторы импульсов для электро­эрозионной обработки отличаются по прин­ципу действия, конструкции и параметрам вырабатываемых импульсов. К первой от­носятся генераторы, в которых процесс генерирования импульсов тока полностью определяется величиной и состоянием межэлектродного пространства, а ко вто­рой – генераторы вырабатывающие им­пульсы, параметры которых лишь частично зависят от величины и состояния меж­электродного пространства. В первую груп­пу входят наиболее распространенные релаксационные генераторы, а во вторую – машинные и разобщенные генераторы им­пульсов.

Принципиальная схема электроэрози­онной обработки с применением релакса­ционной конденсаторной схемы приведена на рис. 9.4, а. Источником искровых раз­рядов здесь является конденсатор, обеспе­чивающий высокую частоту следования разрядов – до сотен тысяч в секунду. Инс­трумент, соединенный с отрицательным полюсом источника тока, перемещается вдоль своей оси. Межэлектродный проме­жуток в пределах 5-100 мкм поддержива­ется с помощью следящей системы.

По этой схеме обрабатываются не­большие поверхности и сквозные отверстия, а также производится чистовая и точная обработка.

Перемещение стола с обрабатываемой деталью относительно проволоки в соответствии с заданным профилем вырезки осуществ­ляется при помощи оптической системы, по чертежу, по копиру, или путем программирования координатных перемещений стола. При вырезке контура в твердосплавной плите толщиной 10 мм скорость перемещения стола составляет 1 мм/мин, шероховатость поверхности соответствует 7-8-му классам чистоты, а точность до ±0,005 мм.

Вырезка ведется на мягких режимах: емкость С = 0,01-0,3 мкФ, ток короткого замыкания Iк. з = 0,1-1 а и напряжение U = 0,5-12 в.

Принципиальная схема электроимпульсной обработки приведена на рис. 9.4, б. Инструмент-электрод 3 и обрабатываемая деталь 4, между поддерживается зазор, погружена в ванну 5 с диэлектрической жидкостью. Генератор импульсов 1 создает в рабочей зоне межэлект­родного пространства редкие (400 имп/сек.), но мощные импульсы, обеспечивающие высокую производительность процесса – до 1500 мм3/мин.

Электроимпульсным методом изготавливают отверстия и полос­ти в штампах, пресс-формах и других стальных деталях средних и больших размеров.

9.3. Электрохимическая обработка

Метод размерной электрохимической обработки предложен в 1928 г. и . Он заключается в направлен­ном растворении металла под действием тока. Схема электрохими­ческой обработки приведена на рис. 9.5.

Рабочий инструмент 1 (Рис. 9.5, а) подключается к отрицатель­ному, а обрабатываемая деталь 2 – к положительному полюсу источ­ника электрического тока. Электролит, в качестве которого обычно ис­пользуется 15%-ный водный раствор хлористого натрия, подается под давлением 8-16 атм. в зазор ∆ между инструментом 1 и деталью 2. Величина зазора ∆ = 0,1-0,5 мм. Под действием постоянного электри­ческого тока происходит электрохимическое растворение анода – обрабатываемой детали; продукты растворения уносятся потоком электролита. По мере съема металла инструмент 1 (электрод) пере­мещается с постоянной скоростью подачи s в направлении детали и образует в ней требуемое отверстие или полость.

Величина межэлектродного зазора ∆ сохраняется постоянной. Одним из постоянных факторов, обеспечивающих точность электрохи­мической обработки, является способ подачи электролита в межэлек­тродный зазор. При обработке отверстий электролит, как правило, по­даётся в зазор через отверстие в инструменте 1, а отвод его осущес­твляется через специальное устройство 3 (рис. 9.5, а) или калибро­ванные шайбы 4 (рис. 9.5, б), накладываемые на деталь 2.

Питание током производится от источника постоянного тока нап­ряжением 12 – 24 В; ток выбирается из расчета его плотности 20 – 200 а/см2.

Инструмент, изготовленный из меди или бронзы, в процессе ра­боты практически не изнашивается.

При выполнении отверстий подача s достигает 5 – 8 мм/мин.

Электрохимическая обработка обеспечивает получение поверх­ностей шероховатостью 7 – 8-го классов чистоты и точность в пре­делах допуска 0,05 – 0,1 мм.

Разновидностью электрохимического метода обработки являют­ся электроабразивная и электроалмазная обработка.

В промышленности широко используется электроалмазное шли­фование (рис. 9.6). Обрабатываемая де­таль 3 и вращающийся шлифовальный круг 2 присоединяются к источнику посто­янного тока через регулируемое сопротив­ление. Алмазные зерна 1 создают зазор между электропроводной связкой круга 2 и деталью 3. Зазор заполняется электроли­том – водным раствором солей, который подается струей в зону обработки.

При прохождении тока поверхностный слой детали растворяется, а продукты рас­творения (анодная пленка) 4 удаляются с поверхности детали алмазными зернами круга.

Производительность процесса и ка­чество обрабатываемой поверхности зависят от электрических ре­жимов. Шлифование, обеспечивающее получение поверхностей ше­роховатостью 10-12-го классов чистоты и зеркального блеска, осу­ществляется при напряжении 10-15 в. Производительность при этом достигается 20-25 мм3/мин.

При электроалмазной обработке производительность процесса и стойкость круга зависит также от концентрации алмазов. Круги со 100%-ной концентрацией обеспечивают наибольшую производитель­ность. Электрохимическая обработка применяется в основном для изготовления деталей сложной формы из жаропрочных сплавов (лопа­ток и роторов газовых турбин, компрессоров, фасонных отверстий в роторах), а также зубчатых реек сложного профиля, образования кана­вок, удаления заусенцев в штампах и пресс-формах и т. П.

9.4. Ультразвуковая обработка

Принцип ультра­звуковой обработки твердых и хрупких ма­териалов состоит в соз­дании высокой скорос­ти направленного изно­са или скалывания час­тиц обрабатываемого материала под влияни­ем вибрирующего с ультразвуковой часто­той инструмента и не­прерывно подаваемого в зону обработки абра­зивного материала.

Принципиальная схема ультразвуковой размерной обработки приведена на рис. 9.7. В рабочую зону, т. е. в пространство между торцом инструмента 1 и обрабатываемой де­талью 2, подается водная суспензия 3 абразивного порошка карбида кремния или карбида бора.

Инструмент совершает продольные колебания с ультразвуковой частотой f = 16-30 кГц и небольшой амплитудой А = 0,02-0,06 мм. В процессе колебаний торцовая поверхность инструмента ударяет по абразивным зернам 10, которые и скалывают с обрабатываемой по­верхности микрочастицы 11. Большое количество одновременно уда­ряющихся о поверхность абразивных зерен обуславливает интенсив­ный съем с нее материала.

Колебания инструменту 1 передаются от магнитострикционного вибратора 6, в котором электрические колебания электронного гене­ратора 8 преобразуются в механические. Электрические колебания генератора подаются на обмотку 7 вибратора 6. Магнитострикционная деформация вибратора составляет 5-10 мкм. Для увеличения колеба­ний инструмента в 2-5 раз применяют трансформаторы скорости или акустические концентраторы 4, которые припаиваются к концу вибра­тора 6. Вибратор охлаждается проточной водой 5. Система с противо­весом 9 создает давление инструмента 1 на деталь 2 и осуществляет подачу инструмента.

Производительность и качество ультразвуковой обработки зави­сят от свойств обрабатываемого материала, амплитуды и частоты ко­лебаний инструмента, характеристик абразивного материала и вели­чины давления инструмента на деталь.

Производительность составляет при обработке стекла и кварца – 5-20 мм/мин, твердых сплавов – 0,05-0,3 мм/мин, сталей твердостью HRC 55-60 – 0,05-0,1 мм/мин. Достигаемая шероховатость поверхнос­ти - 5-8-й классы чистоты, точность обработки – 0,05-0,1 мм.

Ультразвуковая обработка применяется при изготовлении дета­лей сложной формы из стекла, флюорита, кварца, фильер из техни­ческих алмазов, твердосплавных матриц сложной формы, при обра­ботке полупроводниковых материалов – германия и кремния.