Файл: Балабаев, Г. М. Прогрессивные технологические процессы обработки металлов.pdf

Электроискровой метод обработки основан на им­ пульсном подводе очень коротких искровых электричес­ ких разрядов, параметры которых зависят от изменения межэлектродного расстояния.

Сближение электродов до пробойного зазора вначале вызывает проскакивание отдельных электронов, образу­ ющих канал проводимости, который затем превращает­ ся в мощный искровой разряд. В электрическую схему включен конденсатор, служащий для накопления элек­ трической энергии, которую он полностью отдает в про­ цессе разряда.

Вследствие искрового разряда выделяется большое количество тепла. Под действием коротких импульсных разрядов (продолжительностью от 10_6 до 10_3 сек) мгновенная температура в канале повышается до 6000— 11000°С. Это приводит к плавлению, частичному испаре­ нию металла, взрывоподобному выбросу микрочастиц металла с поверхности заготовки анода. Выброшенные частицы металла в жидкой среде быстро затвердевают в форме шариков (в некоторых случаях они бывают и другой формы), которые оседают на дне ванны.

Характерной особенностью электроискрового метода является то, что длительность импульсов тока по сравне­ нию с паузами (промежутками) очень невелика. Проме­ жутки между импульсами превышают продолжитель­ ность искровых разрядов примерно в 10 раз. За счет па­ уз мощность мгновенно возрастает до величины, превос­ ходящей иногда энергию сил связи элементарных частиц в твердом теле.

Поддержание постоянной (оптимальной) величины пробойного зазора имеет большое значение при обработ­ ке материалов этим методом. Поэтому электроискровые станки оборудованы следящей системой и механизмом автоматической подачи инструмента.

Формообразующий инструмент (электрод-катод) из­ готовляется обычно из латуни, алюминия, меди и медно­

графитовых композиций, получаемых прессованием и спеканием.

Форма электрода-инструмента должна зеркально от­ ражать форму обрабатываемой поверхности. При окон­ чательной обработке отверстий диаметр электрода дол­ жен быть на 0,05—0,1 мм меньше диаметра отверстия.

Электроискровой метод применяется в следующих случаях:

при окончательной обработке отверстий и пазов раз­ личных форм на деталях машин;

изготовлении штампов, пресс-форм, кокилей и твердо­ сплавных фильеров;

гравировальных работах; прошивании криволинейных отверстий в термически

обработанных деталях; извлечении сломанного инструмента из деталей;

обработке деталей из жаростойких магнитных и не­ ржавеющих сталей и сплавов;

при упрочнении режущих лезвий инструмента.

В отличие от других видов обработки деталей поверх­ ностное упрочнение выполняется в воздушной среде. Уп­ рочняемая поверхность является катодом, а электродинструмент — анодом.

Существенный недостаток этого метода — неравно­ мерный износ электрода-инструмента, а также низкий уровень точности и чистоты обработки. Качество обра­ ботки изделий электроэрозионный методом находится в прямой зависимости от электрических режимов, а про­ изводительность метода— в обратной.

Электроимпульсная обработка. В электроимпульсном ■ станке модели 4723 (рис. 6) формообразующий электродинструмент включен на обратную полярность и, следова­ тельно, является анодом ( + ), а обрабатываемая заго­ товка — катодом (—). Обработка поверхности выполня­ ется в диэлектрической жидкостной ванне, обычно в трансформаторном масле.

34

Станок предна­ значен для обработ­ ки токопроводящих материалов любой прочности и твердо­ сти, и в первую оче­ редь фасонных по­ лостей и отверстий в деталях из жаро­ прочных и твердых

импульсов (МГИ-

,-ЗМ) позволяют добиться производительной обработки

в5—6 раз превышающей производительность на эле

ктроискровых станках лучших моделей. Высокочастотный электронный генератор ВГ-Зв обес­

печивает чистоту обработанной поверхности 6 класса прі достаточно большой производительности, что во многю случаях позволяет избежать трудоемких и дорогих сле­ сарных доводочных операций при обработке сложных фа-

сонных поверхностей. Производительность станка на ре­ жимах чистовой обработки в 3—5 раз выше, чем на элек­ троискровых станках лучших моделей.

На станке модели 4723 применяются электроды-ин­ струменты из алюминия и специальных графитированных материалов, более дешевых, чем обычно применяе­ мые при электроэрозионной обработке медные или ла­ тунные электроды.

Основные характеристики станка модели 4723:

наибольшая площадь обрабатываемой по­

осуществляется при помощи облегченной траверсы, пере­ мещающейся по круглой направляющей. Для удобства обслуживания и эксплуатации она расположена позади станка.

По обе стороны стола жесткой конструкции располо­ жены рольганги. При помощи кранов на стол устанавли­ ваются тяжелые детали для их обработки. Краны явля­ ются составной частью станков.

36

Для точной установки инструмента по координатам на станке имеются отсчетные устройства; контроль вре­ мени обработки осуществляется встроенными в станок специальными часами с секундомером и кнопочным уп­ равлением.

На станке производится электроимпульсное шлифо­ вание плоскостей вращающимся электродом, разрезка и обработка поверхностей сложного профиля.

Электроимпульсный метод основан на импульсном подводе в зону обработки дуговых электрических разря­ дов малой (1,3—5) скважности, под которой подразуме­ вается отношение периода повторяемости разряда к про­ должительности импульса. Для черновой обработки при­ меняются импульсные разряды большой продолжитель­ ности и энергии, а для чистовой обработки — импульсы малой энергии и высокой частоты. Импульсные разряды вырабатываются обычно машинами-генераторами, кото­ рые возбуждают импульсы одного направления (унипо­ лярные), постоянной частоты и независимые от межэлек­ тродного промежутка.

Форма электрода-инструмента должна соответство­ вать форме обрабатываемой поверхности. Электроды из­ готовляются из меди, алюминия и углеродистых графи-

тированных материалов.

Электроимпульсный метод чаще всего применяется при изготовлении ковочных штампов, пресс-форм, стерж­

невых ящиков и т. д.

Производительность метода на жестких и средних электрических режимах во много раз выше электроискро­ вого. На мягких режимах этого преимущества достиг­ нуть невозможно. Потребляемая мощность здесь больше в 5 раз, а напряжение на электродах ниже и составляет от 10 до 50 в. Электрод-инструмент изнашивается мень­ ше, так как мгновенная температура в канале проводи­ мости ниже в два раза по сравнению с электроискровым методом. Качество обработки такое же, как и при элек-

37

троискровом методе и также зависит от электрических режимов.

В процессе обработки заготовок разрушение поверх­ ностных слоев металла происходит вследствие электри­ ческого оплавления. Источниками образования тепла в зоне обработки являются импульсные дуговые разряды и контактный нагрев перемычек. Выделение тепла, по­ лучаемого от дуговых разрядов, резко увеличивается с повышением напряжения на электродах.

Формообразование с помощью ультразвука. Сущность обработки поверхностей заготовок с использованием уль­ тразвуковых колебаний основана на долбящем действии абразивной суспензии и кавитационных процессах в сус­ пензии, значительно ускоряющих направленное разруше­ ние обрабатываемого материала. Ультразвуком называ­ ют колебания, распространяющиеся в упругой среде с частотой 16—20 и выше кгц, то есть с частотой, превы­ шающей верхний порог слышимости человека.

С помощью ультразвуковых колебаний обрабатыва­ ются отверстия всевозможных форм, канавки, пазы, плос­ кости и объемные фасонные поверхности в твердых и хрупких материалах (твердых сплавах, стекле, керамике, закаленной стали) как проводящих, так и не проводя­ щих электрический ток. Диапазон возможного формо­ образования с помощью ультразвуковых колебаний очень широкий.

Ряд материалов, применяемых в современном судо­ строении, плохо поддается, а некоторые совсем не под­ даются обработке резанием как лезвийными, так и абра­ зивными инструментами. В таких случаях для формооб­ разования деталей применяется ультразвуковой метод. Однако мягкие и вязкие материалы — резина, мягкие пластики и т. п.— не могут обрабатываться с помощью ультразвуковых колебаний, так как они поглощают дол­ бящие абразивные частицы.

На рис. 7 представлена схема ультразвуковой обра-

38

ботки отверстии. Формооб­ разующий инструмент жест­ ко связан с вибратором и

новления абразивной суспен­ зии. В процессе обработки необходимо перемещать ин­

струмент. В конструкции станка имеется механизм по­ дачи головки с вибратором, а также устройство для пе­ риодического выведения инструмента из отверстия, в результате чего абразивная суспензия под давлением по­ ступает в зону обработки и вымывает из нее осадок. Ви­ братор оборудован устройством для охлаждения ферро­

магнитного стержня холодной водой.

Для приготовления абразивной суспензии применяют порошки из карбида кремния, окиси алюминия и карби­ да бора зернистостью для шлифпорошка 10-3 и М40-Мо Для микропорошка в зависимости от требуемой чистоты

обработки по ГОСТу 3647-59.

Чистота и точность обработки этим методом соответ-

39