Электрические эрозии

 

 

 

Рис. 79. Схема   электроабразивного шлифования

 

 

 

 

 

Таблица 33

Режимы при электроабразивной  обработке

 

Параметры	Шлифование	Доводка
Рабочее напряжение, В   Плотность тока, А/см3  Окружная скорость круга, м/с . .   Давление круга, МПа	25—30 25—30 15—18 15—20	12—15 3—5 15—18 20—25

 

 

 

 

Основной съем металла   обеспечивается шлифованием. Припуск на доводку оставляют не более 0,05 мм.

На рис. 80 показана схема процесса электроабразивной обработки. Электроабразивный круг состоит из абразивных зерен 1 и связки 2. В зазор 4, образуемый абразивными зернами, непрерывно подается рабочая жидкость 6. При прохождении электрического тока заготовка-анод 3 подвергается анодному растворению с образованием пленки 5 с высоким электрическим сопротивлением. При вращении круга абразивные зерна удаляют продукты анодного растворения с заготовки и увлекают частицы электролита, непрерывно обновляя его в рабочей зоне. Работоспособность абразивного круга поддерживается его самозатачиванием в процессе работы. Абразивные зерна изнашиваются и разрушаются, вследствие чего зазор между обрабатываемой заготовкой и электропроводной связкой круга уменьшается. Происходит пробой тонкого слоя электролита, приводящий к выгоранию графита и бакелита и восстановлению прежней величины промежутка.

Показатели процесса в значительной степени зависят от соотношения доли металла, снятого механическим резанием, и общего объема снятого металла. С увеличением доли механического резания возрастает усилие шлифования и повышается износ шлифовальных кругов. Так, при плоском шлифовании торцом круга доля электрохимического съема металла преобладает, а при шлифовании периферией круга доля электрохимического съема в среднем составляет только 55—58% общего съема металла. Объемная производительность обработки этим методом составляет 4000 мм3/мин, шероховатость поверхности Ra= 0,16 мкм. 

 

 

 

 

 

Рис.   80.   Схема   процесса электроабразивной      обработки

 

 

Электроалмазное шлифование. Сущность процесса электроалмазного шлифования состоит в сочетании анодного растворения с алмазным резанием. Особенностями электроалмазного шлифования являются: высокая плотность тока (до 200 А/см2), достигаемая за счет высокой электропроводности шлифовального круга и малого зазора между кругом и заготовкой; низкое напряжение (6—10 В), предотвращающее возможность возникновения эрозии в процессе обработки; непрерывное удаление из зоны резания не только продуктов анодного растворения, но и резания обрабатываемой" заготовки.

Установлено, что 0,9 толщины слоя, снимаемого в процессе обработки, удаляется  за счет электрохимического процесса а только 0,1 за счет резания. Поэтому  износ алмазного диска при  электроалмазном шлифовании уменьшается  почти в 10 раз по сравнению с механическим алмазным шлифованием.

Режим обработки зависит от соотношения  количества стали; и твердого сплава на шлифуемой поверхности и требований к качеству и производительности обработки. Наилучшие показатели достигаются  при использовании кругов на связках МВ1, МО13Э и алмазах АСР и АСВ зернистостью 125/100 или 160/125 100%-ной концентрации. Скорость съема 600—900 мм3/мин при удельном расходе алмазов 1—4 мг/г, шероховатость поверхности до Ra = 0,l6 мкм.

Скорость резания при электроалмазном шлифовании находится в пределах 20—25 м/с, при более высоких скоростях повышается1 износ круга.

Давление круга на обрабатываемую заготовку оказывает значительное влияние на развитие электрохимического процесса,, так как изменяется величина зазора между заготовкой и кругом и процесс резания твердого сплава алмазными зернами. Величина оптимального давления составляет 0,4—0,6 МПа.

Анодно-механическое шлифование отверстий  производится либо за несколько проходов с поперечной подачей, либо со снятием  припуска за один проход. В твердом сплаве можно обрабатывать отверстия со съемом 0,4—0,6 мм за проход при продольной подаче 0,03—0,04 мм/мин.

Анодно-механическое фрезерование и точение выполняются металлическим инструментом, профиль которого соответствует профилю детали. Для улучшения попадания электролита в межэлектродный промежуток на образующей диска (инструмента) делают прорези. Анодно-механическое точение производится торцом фасонного электрода при вращающейся заготовке, чем обеспечивается перенесение профиля инструмента на заготовку. Способ эффективен при обработке сложных фасонных поверхностей. На скорость съема и шероховатость обработанной поверхности при анодно-механическом фрезеровании и точении влияют плотность тока, скорость вращения инструмента или заготовки, направление подачи электролита и другие факторы. Электролит выбирают в зависимости от обрабатываемого материала.

Анодно-механическое хонингование и суперфиниширование. Анодно-абразивным хонингованием называют обработку, при которой удаление продуктов анодного растворения производится механическими действиями абразивной суспензии и неметаллического притира при наличии дополнительного катода 1 (рис. 81) или абразивными брусками, устанавливаемыми в хонинговальную головку, являющуюся катодом. При анодно-механическом хонинговании основной припуск удаляется анодным растворением; роль микрорезания сводится к механической депассивации поверхности заготовки. Шероховатость поверхности, обработанной абразивными брусками, Ra = 0,04ч-0,16 мкм, отклонение цилиндричности при обработке-отверстии 3—5 мкм на длине 100 мм, отклонение от круглости не превышает 0,8—2 мкм. Съем металла по диаметру до 0,3 мм/мин, износ брусков 0,1—0,2 мг/г.

Производительность анодно-механического  суперфиниширования в 15 раз выше обычного. Этот вид обработки можно применять непосредственно после точения или чернового шлифования. Например, при обработке пиноли станка диаметром 75 мм и длиной 300 мм из стали 40Х скорость съема составляет 400— 500 мм3/мин. Погрешность формы в поперечном сечении 0,6— 1,0 мкм при исходной погрешности 5—6 мкм, отклонение ог цилиндричности 1—2 мкм на длине 100 мм.

 

 

 

 

Рис. 81. Схема анодно-механического   хонингования

 

 

 

5.  ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННО-ХИМИЧЕСКАЯ     ОБРАБОТКА

 

Электроэрозионно-химическая обработка  относится к перспективному методу, использующему совмещенные процессы формообразования, при которых съем металла осуществляется путем воздействия электрических разрядов в потоке электролита и анодного растворения. При совмещенной обработке электрод-инструмент является катодом, заготовка — анодом (прямая полярность). Электроды разделены промежутком, в который через отверстие в инструменте подается электролит, например, 10%-ный раствор хлористого натрия. В качестве источника питания применяют двухполупериодный выпрямитель или импульсный генератор. Иногда используют параллельное питание от независимых источников тока: постоянного, обеспечивающего напряжение ниже напряжения горения электрической дуги, и импульсного напряжения, необходимого для пробоя межэлектродного промежутка и образования электрического разряда.

Процесс обработки протекает следующим  образом. При напряжении на электродах, меньшем напряжения пробоя, формообразование заготовки происходит за счет анодного растворения,, как при электрохимической  обработке. При повышении напряжения до напряжения пробоя межэлектродного промежутка в месте с наименьшей диэлектрической прочностью образуется канал электрического разряда. Здесь происходит местное разрушение материала заготовки, как при электроэрозионном способе обработки (образуется лунка). В местах, не занятых газовым пузырем искрового разряда, происходит электрохимическое растворение заготовки (идет совмещенный процесс обработки). При падении напряжения на электродах ниже напряжения горения дуги разряд прерывается и формообразование заготовки вновь протекает только за счет анодного растворения.

При совмещенном методе обработки  электродные процессы ускоряются вследствие ускорения обмена электролита в  межэлектродном промежутке за счет принудительной прокачки образующимися при разрядах газовыми пузырями.

Плотность тока при прошивке и резке 3—4 А/мм2 и более. Средняя скорость съема металла с заготовки  является результатом анодного растворения  и электрической эрозии

Qv = -Jr /Э.Х + KTj,.B,

где г\ — анодный выход по току; /э. х, /э. э — средние плотности токов, соответствующие электрохимическому и электроэрозионному механизмам растворения; Кт — постоянная, зависящая от тепло-физических свойств заготовки, определяющих скорость электроэрозии.

Наиболее эффективной операцией, выполняемой электроэрозионно-химическим методом, является прошивание отверстий. Линейная скорость внедрения электрода при этом методе обработки отверстий может достигать 60—80 мм/мин при удовлетворительном качестве обработки. Процесс применяют также при обработке сложнофасонных поверхностей, разрезании труб, образовании каналов и т. д.

Анодное растворение уменьшает  шероховатость обработанной поверхности, величину   которой можно определить по формуле

где W — энергия импульса; KR —  коэффициент, различный для торцовой и боковой части межэлектродного промежутка (при обработке торцовой поверхности преобладает эффект электриче-1 ской эрозии, а при обработке боковой части — эффект анодного! растворения). Высота микронеровностей: на боковых сторонам 20—40 мкм, торцовой   поверхности при грубых режимах — болев

320 мкм.

Толщина измененного слоя при электроэрозионно-химическом методе обработки меньше, чем при электроэрозионном методе,! за  счет    анодного   растворения.   Экспериментально   получено

 

где Kh — коэффициент, зависящий от режима обработки и тепло-физических свойств заготовки.

 

6. СТАНКИ И ИНСТРУМЕНТ  ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

 

Созданы универсальные и специализированные станки для электрохимического формообразования. Технические характеристики некоторых станков для копировально-прошивочных работ приведены в табл. 34.

Таблица 34

Технические характеристики станков для электрохимической  обработки

1600
3200
Параметры
6300
2500
1600<
10000
см-1
не
поверхности,
300
75 160x250
150 250x400
600
500 600 X Х800
75' 400 X Х500'
более
400X630 630X1000
Размеры стола, мм .
Произво дительност ь, м3/мин, не более .
0,05—0,1
0,6—0,7
0,1—0,15 0,25—0,3

 

Универсально-прошивочный станок мод. МА-4423 показан на рис. 82. Он предназначен для обработки полостей и фасонных, отверстий. Станок снабжен источником питания, который позволяет осуществлять ступенчатое и плавное регулирование напряжения внутри ступеней. Привод подачи электрода-инструмента осуществляется гидроцилиндром, управляемым дросселирующим, гидрораспределителем. Станок оснащен холодильной установкой для снижения температуры электролита, а также системой принудительной подачи газа (воздуха) в межэлектродный промежуток. Емкость бака для электролита составляет 2 м3, максимальное давление электролита 0,2 МПа. Площадь, занимаемая станком, 38 м2.

В табл. 35 приведены технические  характеристики станков для анодно-механического затачивания инструмента, в табл. 36 — техническая характеристика станков для анодно-механического шлифования.

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 82.   Универсально-прошивочный станок   мод.   МА-4423

 

 

Станок мод. ЗЭ754ЛФ1 снабжен автоматической системой управления

Таблица    36 Технические  характеристики станков для анодно-механического  шлифования

ЗЭ70ВФ2

ЗЭ731

ЗЭ754ЛФ1

Параметры

Плоскости на заготовках из твердых и магнитных сплавов, жаропрочных и нержавеющих сталей

Вертикальное

Профиль заготовок из твердых и  магнитных сплавов, жаропрочных и нержавеющих сталей. Горизонтальное

400x160x300

Обрабатываемые поверхности . .

Расположение шпинделя . . . .

Габаритные размеры детали, мм:

630X200X Х320

длина X ширина X высота  .

(20—500) X

X (5—200)

0 500

До 300

1460

3, 4, 5, 7, 8, 10, 15,21

диаметр х длина

400X160 До 200

2880

630X200 250

2300

Размеры стола, мм

Диаметр круга, мм

Частота вращения, об/мин:

круга

стола

100—6000 900

320 0,002—0,05

0,5—450

450 160

Скорость продольного перемещения стола, мм/мин   . .     . . Перемещение стола, мм, не более:

продольное

поперечное

225

300 30 и 0,1—1

13

3—12 3200

3960X3530X Х2280 6900

Вертикальное перемещение шпиндельной бабки, мм, не более . Автоматическая     вертикальная подача круга, мм/мин . . . .

2,2

2—12 600 3550x3200x1870

1800

Мощность   привода  шпинделя,

5,5

2—12 3200

2540 XI380 X

Х5500

5500

кВт

Источник питания:

напряжение, В

сила тока, А

Габаритные размеры, мм   . . .

Масса, кг