5 3 ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ Электрическими

5. 3 ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ

Электрическими способами обработки называют такие виды обработки, при осуществлении которых съем металла или изменение структуры и качества поверхностного слоя детали являются следствием термического, химического или комбинированного действия электрического тока, подводимого непосредственно (гальваническая связь) к детали и инструменту.

При этом преобразование электрической энергии в другие виды энергии происходит в зоне обработки, образованной взаимодействующими поверхностями инструмента и обрабатываемой детали. Электрическая обработка включает в себя электроэрозионные, электрохимические, комбинированные электроэрозионно-химические и электромеханические способы обработки.

При электроэрозионных способах обработки съем металла и изменение свойств поверхности детали являются результатом термического действия электрического тока. Электроэрозионные (ЭЭ) способы обработки металлов: u ЭЭ размерная обработка металлов (съем металла и придание заготовке заданной формы и размера); u ЭЭ упрочнение или покрытие (изменение свойств поверхностного слоя).

В зависимости способа обработки или упрочнения, различают: u электроискровую u электроимпульсную, u электроконтактную или анодномеханическую размерную обработку или упрочнение.

ФИЗИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ РАЗМЕРНОЙ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОЙ ОБРАБОТКИ 1. Энергия электрического тока должна подводиться к обрабатываемому участку в виде импульса достаточно малой продолжительности (локализация элементарного съема металла во времени).

Примером обработки при непрерывном подводе энергии может служить разрезка или выжигание отверстий электрической дугой; в этом случае точность и чистота поверхности в месте реза неприемлема для размерной обработки.

u 2. Участок детали, к которому подводится импульс энергии, должен быть достаточно мал (локализация элементарного съема металла в пространстве). Чем больше элементарный съем металла, тем хуже, естественно, чистота поверхности и ниже точность обработки.

u 3. Импульсы энергии должны подводиться к элементарным участкам объема металла, подлежащего удалению, непрерывно и с достаточной частотой (локализация процесса обработки во времени). Это условие обеспечивает непрерывность процесса и получение требуемой производительности.

При электрических разрядах происходит эрозия (местное разрушение) электродов. Эрозия при электрических разрядах в диэлектрических жидкостях протекает более интенсивно, чем при разрядах в газах, и может быть использована для обработки металлов.

Основные характеристики процесса: материал и форма электродов, скорость подачи импульса, диэлектрическая жидкость, напряжение питания, параметры электрических импульсов. Электроды: при электроискровой и электроконтактной обработке – медь, латунь; при электроимпульсной – медно-графитовые, алюминиевые. Для мелких отверстий применяют вольфрамовые, молибденовые электроды.

Используют диэлектрические жидкости: керосин, минеральные масла, воду, водные растворы электролитов. Напряжение питания: u при электроискровой обработке – 40… 180 В, u при электроимпульсной обработке – 18… 36 В, u при электроконтактной обработке – 18… 40 В в жидкости 3… 12 В в воздухе.

Электроискровая обработка Питание осуществляют от RC – генераторов. Длительность импульсов мала. Отрицательным является электрод, положительным – изделие, так как температура анода (изделия) должна быть выше, чем катода (инструмента) и его износ больше. При электроискровой обработке выполняют следующие операции: прошивка, копирование, отрезка, заточка.

Схемы электроискровой обработки: 1. Прошивка отверстия тонкого отверстия

2. Копирование

Электроимпульсная обработка Способ принципиально не отличается от электроискровой обработки, только используются длительные импульсы

Полярность обратная: катод – изделие, анод – инструмент. За счет длительности импульса увеличивается поток ионов, достигающих катода и тем самым увеличивается его износ. Режим работы: искро-дуговой и дуговой. Выполняемые операции: - изготовление штампов, - обработка деталей из жаропрочных сплавов и т. п.

Электроконтактная обработка Импульсы тока формируются при непосредственном контакте неровностей электрода и изделия. Длительность и частота импульсов зависит от формы и числа выступов на электроде и изделии и частоты вращения электрода. Для питания используют постоянный ток низкого напряжения.

Операции: резка, обдирка, заготовка инструмента, точение, сверление и др.

При ЭЭ обработке возможны технологические операции, не выполнимые другими способами, например получение отверстий сложной формы или малого диаметра (менее 0, 3 мм).

Основные области использования ЭЭ обработки: u изготовление мелких отверстий в топливной аппаратуре (электроискровой способ); u профилирование твердосплавных пластин и заточка фасонных твердосплавных резцов (анодномеханический способ); u получение стружколомающих порожков на твердосплавных пластинах резцов (электроискровой способ);

u извлечение сломанного инструмента и крепежных деталей (электроискровой или электроимпульсный способы); u изготовление сеток и большого количества щелей различной конфигурации в листовом материале (электроискровой или электроимпульсный способы); u обработка шаров для шарикоподшипников, притирка валиков, обработка сложных поверхностей, чугунного литья (электроконтактный способ).

Основные преимущества по сравнению с резанием: u обработка проводящих материалов с любыми механическими свойствами (прочностью, твердостью, вязкостью, хрупкостью), u отсутствие механических воздействий на заготовку и инструмент, u низкие отходы металла.

Источники питания Качество и скорость обработки зависят от параметров импульсов (амплитудных значений тока и напряжения, формы, частоты, скважности, длительности). Более гибкими являются генераторы с коммутирующим элементом (тиратроном, тиристором, электронной лампой или транзистором).

Для повышения напряжения генераторы подключают к импульсным трансформаторам. При черновой обработке, когда требуется получить длительные импульсы с малой скважностью, применяют специальные машинные генераторы, дающие униполярные импульсы, или обычные генераторы в сочетании с выпрямителями.