ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 15.10.2024
Просмотров: 58
Скачиваний: 0
вектора k -gj- бt в сантиметрах будет равна двойному напряже
нию, а длина вектора adt будет равна 1 см.
Точки типа В, определяемые вдоль границы ВС, являются как бы поверхностью детали и соединяются плавной кривой. Вдоль листа бумаги отрезают полоску, представляющую изменение зазора за интервал времени 8t.
Прежде чем повторять измерение, • прилагаемое напряжение должно быть отрегулировано так, чтобы модель потребляла точно такой же ток, как и в первом случае. Это обеспечивает одинаковое значение постоянной k для каждой ступени. Процесс повторяется до тех пор, пока поверхность детали не будет заметно изменяться между интервалами по шагу, что свидетельствует о ее конечной равновесной форме. На рис. 9.16 и 9.17 показаны результаты, полученные этим методом для форм инструментов, представленных на рис.. 9.14, а и б.
Эти формы деталей получаются при условии постоянства про водимости электролита, но в действительности необходимо вносить некоторые коррективы в связи с изменением проводимости.
2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИНСТРУМЕНТОВ
Материалы для инструментов. Инструментальный материал для электрохимической обработки должен быть хорошим провод ником и обладать соответствующей прочностью, чтобы тонкие се чения не деформировались под давлением электролита; желательны легкость обработки или формообразования, хорошие эрозия и сопротивление искрению. Он не должен быть подвержен химиче скому воздействию электролита и должен выдерживать любую термическую обработку, которая может потребоваться при изго товлении инструмента, в частности при нанесении изоляционных покрытий.
Обычно в качестве материалов инструментов используют медь, латунь, бронзу или нержавеющую сталь. Фирма Rolls Royce рекомендует использовать медно-вольфрамовый сплав при работе с малым зазором, где возможно искрение"; фирма использовала 12%-ную хромистую сталь на инструменты для формообразования лопаток, потому что эту сталь легко обрабатывать и доводить до правильной формы при токе обратной полярности. Часто учиты вают только одно требование, которое определяет конечный выбор материала инструмента; например, для прошивки глубоких отвер стий малого диаметра может оказаться необходимым использова ние такого материала, как титан, чтобы сделать тонкие трубчатые электроды-инструменты.
Материалы для приспособлений. Приспособления нужны для того, чтобы закреплять инструмент и деталь на станке и контроли-
9* |
131 |
ровать направление потока электролита на обрабатываемых уча стках. Их делают из изоляционных материалов, которые должны обладать хорошей термостойкостью и низким поглощением влаги, а также легко обрабатываться. Обычно используют эпоксидные смолы с минеральным наполнителем или слоистый материал из стекловолокна и эпоксидной смолы; более дешевыми аналогич ными материалами является поливинилхлорид.
Методы изготовления инструментов. Большинство материалов, используемых для изготовления инструментов, относительно легко обрабатываются, а выбор метода изготовления обычно зави сит от других факторов. Обычно требуется только один инструмент, но можно сделать и второй, предусматривая его случайные повреж дения; для этого предпочитают изготовлять его методом холодной ковки или электроформовкой.
Если есть деталь-прототип, ее можно использовать в качестве эталона для обработки инструмента при токе обратной полярности.
Если инструмент |
обрабатывают в |
условиях, почти |
идентичных |
с теми, которые |
используют при |
изготовлении самой |
детали, то |
cos В проводимость будет изменяться автоматически. Таким обра зом, необходимость исправлений формы инструмента методом «под гонки» сводится к минимуму. Острые углы первоначальной детали будут, однако, скруглены дважды, когда применяют этот процесс. Каналы для подачи электролита в рабочий зазор и отвода его из зазора должны обеспечивать равномерный поток электролита. Узкие щели для потока электролита зачастую изготовляют эро зионным методом.
3. и з о л я ц и я ИНСТРУМЕНТОВ
Обеспечить эффективную изоляцию на поверхностях инстру мента трудно в том случае, если изоляция разрушается вследствие образования хлопьев шлама во время электрохимической обра ботки; это приведет к тому, что обрабатываться будут те поверх ности, которые не требуется обрабатывать. Повышение рабочего тока может быть слишком незначительным, и его можно обнару жить только в конце операции. Могут быть и вторичные поврежде ния. Если изоляция разрушается по ходу потока в зазоре, то между инструментом и деталью могут скопиться частицы; это приводит к искрению между катодом и деталью, и в этом случае как инструмент, так и деталь могут быть повреждены.
Покрытия должны обладать достаточной пластичностью, иметь коэффициент объемного расширения, близкий по величине к мате риалу инструмента, чтобы реагировать на изменения его размеров в результате колебаний температуры. Обычно для изоляции ин струментов используют эпоксидные смолы, но они, как правило, обладают недостаточной эластичностью. Исследования, целью ко торых является поиск покрытий с необходимой комбинацией свойств, продолжается, но ранее полученные результаты показы-
вают, что изоляторы на основе резины более пригодны, чем покры тия из эпоксидной смолы.
Адгезия между покрытием и инструментом должна быть хоро шей. Это зависит как от покрываемого металла, так и от покрытия, а также от точного соблюдения режимов процесса. Хотя медь яв ляется очень хорошим материалом для изготовления катодов (вследствие ее высокой электро- и термопроводности и сравни тельно легкой обработки), но она обладает низкой адгезией с по крывающим материалом. Кроме того, установлено, что важна большая осторожность во время различных стадий покрытия.
Одним из преимуществ электрохимической обработки является то, что срок службы инструмента может быть бесконечным. Однако изоляцию нужно ремонтировать, и поэтому желательно иметь два комплекта катодов-инструментов, чтобы не прерывать производ ственный цикл.
Г л а в а 10
КОНСТРУКЦИЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ СТАНКОВ
1.Ж Е С Т К О С Т Ь
На первый взгляд может показаться, что при существовании зазора между инструментом и деталью в процессе электрохимиче ской обработки отсутствуют какие-либо силы, способные вызвать деформацию элементов станка и приспособлений, и поэтому можно использовать нежесткие конструкции. В действительности необ ходимо учитывать влияние электромагнитных, гидростатических и гидродинамических сил.
Электромагнитные силы. В любой точке электрического про водника, по которому протекает ток, действуют силы магнитного поля. В длинном ровном цилиндрическом проводнике радиусом г сила действует по радиусу внутрь и эквивалентна давлению
|
Р = 1 Ш 7 Г ' |
(10-1) |
где / — сила тока |
в проводнике; |
|
р. •— магнитная |
проницаемость проводника. |
|
С учетом плотности тока J
где А — площадь поперечного сечения (зхг2).
Итак, при постоянной плотности тока давление пропорцио нально площади проводника. В жидком проводнике с удельной магнитной проницаемостью, это давление небольшое; при площади 6,45 см2 и токе 1500 А оно равно примерно 0,003 кгс с м - 2 . Однако для электродов с ферромагнитными свойствами и проницаемостью, равной 1000, давление могло бы достигать 0,3 кгс с м - 2 .
Фактическое магнитное поле в узком зазоре между инструмен том и деталью будет зависеть от магнитной проницаемости электро дов и геометрических параметров зазора.
Гидростатические силы. Электролит в зазор можно подавать либо в направлении, перпендикулярном поверхности обрабатывае мой детали через полый электрод, либо параллельно обрабатывае мой поверхности. В любом случае среднее давление в зазоре между инструментом и деталью равно примерно половине прилагаемого давления. Таким образом, для станка с площадью обрабатываемой поверхности 53x23 см и давлением подводимого электролита
3,0 к г с - с м - 2 разжимающая сила в зазоре приблизительно равна 2000 кгс.
Гидродинамические силы. Если электролит подается через полый инструмент и растекается по поверхности детали равномерно во всех направлениях, тогда в расчете сил, действующих на инстру мент и деталь, не учитывается сила, направленная параллельно зазору. Если электролит подается в зазор параллельно поверх ности детали, то в результате сил трения на инструмент и деталь действуют силы, равнодействующая которых совпадает с направле нием потока. В приведенном примере давление на входе в зазор будет равно 3,0 кгс с м - 2 , и, полагая, что электролит подается в направлении наименьшего размера детали в промежуток, равный 0,125 мм, на инструмент и деталь будут действовать силы 1,135 кгс. Однако на практике эти силы, вероятно, должны быть гораздо больше, чем указанная, потому что часть кромок инструмента и детали будут воспринимать полное гидростатическое давление.
Из приведенных рассуждений видно, что элементы электро химических станков воспринимают значительные силы в направле нии, перпендикулярном рабочему зазору, и их необходимо учи тывать при проектировании оснастки и самих станков. Относи тельное смещение между инструментом и деталью вследствие упру гих деформаций узлов и приспособлений зависит не только от упругости системы (СПИД), но и от величины давления электро лита; итак, давление необходимо контролировать, особенно к концу процесса обработки. Чем жестче конструкция, вспомогательные узлы и приспособления, тем меньше погрешностей возникает в результате действия этих сил. Вследствие асимметричного рас положения электродов относительно шпинделя равнодействующая сила может быть направлена под углом к направлению подачи. Приспособления необходимо конструировать так, чтобы они обла дали соответствующей жесткостью в поперечных направлениях,
впротивном случае возникают погрешности формы. Рабочие за зоры обычно выбирают в диапазоне 0,125—0,5 мм, и отклонения из-за деформаций системы порядка 0,025 мм влияют на точность обработки. Следовательно, необходима высокая степень жесткости
внаправлении, перпендикулярном поверхности детали. На отно сительное смещение инструмента и детали влияет и изменение температуры. Поэтому необходимо тщательно контролировать тем пературу электролита.
Кроме постоянных, нужно учитывать и переменные силы. Такие силы могут возникать в результате пульсации потока электролита (что определяется характеристикой применяемого насоса), изме нения скорости подачи электрода или интенсивного выделения газа в зазоре, и если они возникают, то связанные с ними вибрации элементов станка приводят к изменению зазора. Иногда необхо димо применять устройства, которые фиксировали бы наличие вибраций, и если она существенна, приостанавливали бы процесс обработки.