- •Методов обработки
- •Isbn 5-94275-159-5
- •Оглавление
- •Введение
- •1. Технологические возможности электрических методов обработки
- •2. Технология электроэрозионной обработки
- •2.1. Технологические показатели электроэрозионной обработки (ээо)
- •2.1.2. Точность электроискровой обработки
- •2.1.3. Качество поверхности после ээо
- •2.2. Проектирование технологического процесса
- •2.2.1. Исходная информация:
- •2.2.2. Обоснование области использования ээо
- •2.2.3. Процедура проектирования технологического процесса
- •2.2.4. Проектирование инструмента для ээо
- •2.2.5. Технология изготовления эи
- •2.2.6. Расчет рабочей части эи
- •2.3. Автоматизированный расчет и выбор электродов-инструментов [27]
- •2.4. Оборудование для ээо
- •2.5. Типовые технологические процессы электроэрозионной обработки профильным эи [131]
- •2.5.1. Удаление обломков осевого инструмента
- •2.5.2. Прошивание отверстий профильным эи
- •2.5.3. Проектирование технологического процесса электроискровой обработки непрофилированным проволочным электродом (нэ) [106]
- •3. Электрохимическая размерная
- •3.1. Методы и технологические процессы электрохимической обработки
- •3.1.1. Прошивание углублений
- •3.1.2. Точение наружных и внутренних поверхностей (рис. 3.1)
- •3.1.3. Протягивание наружных и внутренних поверхностей (рис. 3.2)
- •3.1.4. Разрезание заготовок
- •3.1.5. Шлифование (рис. 3.4) [131]
- •3.1.6. Гравирование
- •3.2. Технологические параметры процесса
- •3.3. Технологические показатели
- •3.4. Проектирование технологических процессов [131]
- •3.4.1. Исходная информация
- •3.4.2. Отработка технологичности детали
- •3.4.3. Порядок построения тп
- •3.5. Проектирование и расчет электродов-инструментов [131]
- •3.5.1. Особенности проектирования
- •3.5.2. Трудоемкость изготовления и стойкость эи
- •3.5.3. Материалы для эи
- •3.5.4. Диэлектрические покрытия для эи [131]
- •3.5.5. Расчет и изготовление электрода-инструмента [131]
- •Ширину упоров (в) рассчитывают по формуле
- •3.5.6. Автоматизация расчетов и выбора эи
- •3.6. Оборудование [131]
- •3.6.2. Характеристики оборудования.
- •3.6.4. Выбор токоподводов.
- •3.6.5. Системы подачи электролита.
- •3.6.6. Ванны.
- •3.6.7. Агрегаты очистки электролита от продуктов обработки
- •3.7. Системы автоматического регулирования режимов эхо
- •3.8. Виды и компоновка станков.
- •3.8.1. Прошивочные станки.
- •3.8.2. Станки для эхо по схеме точения.
- •3.8.3. Электрохимические протяжные станки.
- •3.8.4. Станки для разрезания заготовок.
- •3.8.5. Станки для шлифования деталей.
- •3.9. Размещение оборудования.
- •4. Технология ультразвуковой обработки
- •4.1. Область использования
- •4.2. Технологические среды
- •4.3. Технологические режимы узо
- •4.3.1. Амплитуда (а) и частота колебаний (f)
- •4.3.2. Статическая нагрузка
- •4.4. Технологические показатели узо
- •4.4.1. Точность
- •4.4.2. Качество поверхности
- •4.4.3. Производительность
- •4.5. Проектирование технологического процесса
- •4.5.1. Построение технологического процесса (тп)
- •4.5.2. Порядок проектирования тп
- •4.6. Типовые технологические процессы
- •4.7. Оборудование для размерной ультразвуковой обработки
- •4.8. Примеры применения типовых технологических процессов
- •4.8.1. Размерная ультразвуковая обработка
- •4.8.2. Примеры интенсификации механической обработки
- •5. Лучевые методы обработки
- •5.1. Технология электронно-лучевой обработки
- •5.2. Обработка ионным лучом
- •5.3. Технология лазерной обработки
- •Область эффективного использования лазерной обработки.
- •6. Комбинированные методы обработки
- •6.3.1. Анализ путей повышения технологических показателей известных комбинированных процессов
- •6.4. Методика проектирования кмо
- •6.5. Выбор структуры взаимных воздействий составляющих комбинированного процесса
- •6.6. Проектирование кмо
- •6.6.1. Электроэрозионнохимический метод
- •6.6.1.1. Обоснование выбора метода
- •6.6.1.2. Технологические показатели метода
- •6.6.3. Электромеханическое упрочнение
- •6.6.4. Электрохимикомеханический кмо
- •6.6.5. Электроконтактнохимический метод
- •6.6.5.1. Процессы в зоне контакта сопряженных деталей
- •6.6.7. Электроконтактная обработка непрофилированным инструментом [52]
- •6.6.8. Электрохимикофотонный метод
- •6.6.9. Электрохимикоимпульсномеханический метод
- •6.6.10. Электрохимикоимпульсный метод
- •6.6.11. Электрохимикохимический метод
- •6.6.13. Электроэрозионновибрационный метод
- •6.6.14. Электрохимикоультрозвуковой метод
- •Зазор между заготовкой и инструментом, мм – 0,1–0,3.
- •6.6.15. Электрохимиковибрационный метод
- •6.6.19. Электрохимикотермический метод
- •6.6.22. Электроэрозионное легирование
- •6.6.23. Криогенноэрозионное упрочнение и легирование
- •6.6.24. Электроэрозионное восстановление деталей с термическим упрочнением
- •6.6.25. Гальваномеханическое восстановление металлических деталей
- •6.6.26. Нанесение контрастных знаков на покрытие
- •6.6.27. Электроимпульсный контактный метод
- •6.6.28. Магнитоабразивный метод
- •6.6.29. Электроабразивный метод (с полем переменной полярности)
- •6.6.30. Термомеханический метод
- •6.6.31. Электроконтактнохимический метод
- •6.6.32. Электроядерный метод
- •6.7.1. Опыт использования кмо
- •6.7.2. Электроэрозионнохимический метод
- •6.7.3. Электроабразивный метод
- •6.7.4. Электромеханическое упрочнение
- •6.7.5. Электрохимикомеханический метод обработки
- •6.7.6. Электроконтактнохимический метод
- •6.7.7. Безабразивная полировка
- •6.7.8. Электроконтактная обработка непрофилированным инструментом
- •Техническая характеристика установки
- •6.7.9. Электрохимикофотонный метод
- •6.7.10. Электрохимикоимпульсномеханический метод
- •6.7.11. Электрохимикоимпульсный метод
- •6.7.12. Электрохимикохимический метод
- •6.7.13. Механикоультразвуковой метод
- •6.7.14. Электроэрозионновибрационный метод
- •6.7.15. Электрохимикоультразвуковой метод
- •6.7.16. Обработка несвязанными токопроводящими гранулами
- •6.7.17. Обработка несвязанными диэлектрическими гранулами
- •6.7.18. Электрохимическая обработка в управляемом магнитном поле
- •6.7.19. Электрохимикотермический метод
- •6.7.20. Эхо с управляемым вектором действия электромагнитного поля
- •6.7.21. Электроэрозионное легирование
- •6.7.22. Криогенноэрозионное упрочнение
- •6.7.23. Электроэрозионное восстановление деталей с термическим упрочнением
- •6.7.24. Гальваномеханическое восстановление металлических деталей
- •6.7.25. Термомеханический метод
- •7. Повышение качества поверхностного слоя и перспективы применения электрических и комбинированных методов обработки
- •Заключение
- •Литература
- •107076 Г. Москва, Стромынский пер., 4.
- •394000 Г. Воронеж, ул. Пушкинская, 3
3.2. Технологические параметры процесса
Напряжение источника тока
К технологическим параметрам процесса относятся напряжение источника тока, состав и скорость подачи электролита, межэлектродный зазор. При постоянном напряжении его выбирают в зависимости от обрабатываемых материалов, технологических операций и потерь в подводящих сетях. Нижний предел напряжения составляет 4-5В, верхний около 30В. При большем значении наступают пробои и нарушение стабильности процесса. Для большинства технологических операций применяют напряжение 10-12В, кроме обработки титановых сплавов, где напряжение достигает 30В и шлифования (6-8 В). В комбинированных процессах с ЭХО напряжение может быть менее 4 В. Исключение составляет струйный метод, где напряжение выбирается в пределах 100-800 В.
При импульсном напряжении его величина возрастает до сотен и тысяч вольт, но пробоя не происходит из-за кратковременности импульса.
Электролит определяет интенсивность растворения металла. Он должен обеспечивать высокую скорость съема припуска, требуемое качество поверхности и точность обработки.
Состав электролита выбирают в зависимости от обрабатываемого материала или особых требований, предъявляемых к детали (например, получения шероховатости заданного профиля, при маркировании). При этом учитывают следующие требования:
электролит должен обладать высокой электропроводностью;
ионы металла не должны осаждаться на инструменте, для чего потенциал материала электрода-инструмента должен быть более положительным, чем потенциал осаждения катионов;
в электролите должны постоянно находиться активирующие катионы, способные под действием тока разрушать поверхностные оксидные пленки и обеспечивающие высокую скорость съема металла;
необходимо близкое сродство анионов электролита к компонентам обрабатываемого сплава и к кислороду, что обеспечивает высокую избирательность растворения, качество поверхности и точность обработки;
соответствие концентрации анионов, имеющих близкое сродство к компонентам обрабатываемого сплава, содержанию этого компонента в сплаве. Это позволяет достичь равномерного растворения поверхности;
переход продуктов реакции в нерастворимое состояние, что дает возможность удалять их из раствора, поддерживая постоянный состав электролита;
невысокую вязкость электролита, позволяющую обеспечить его прокачку при меньших затратах энергии;
невысокую коррозионную активность, экологическую чистоту, безвредность для людей, взрыво-пожаробезопасность.
В качестве электролитов чаще используют водные растворы неорганических солей с добавками, которые снижают коррозию, поддерживают постоянство химического состава, снижают гидравлические потери, ускоряют очистку электролита.
В табл. 3.1 приведены составы электролитов для обработки различных сплавов, в табл. 3.2 – добавки к электролитам.
Скорость движения электролита в межэлектродном пространстве должна обеспечить вынос всех продуктов обработки, что позволяет стабилизировать условия протекания процесса. Однако, повышение скорости сверх расчетной или рекомендуемой величины нежелательно, т.к. возрастают мощности на прокачку жидкости, начинаются кавитационное явления, нарушающие качество обработанной поверхности. Приближенные величины скорости прокачки электролита и требуемые напоры приведены в табл. 3.3. Для стабилизации потока на выходе из зоны обработки в ряде технологических схем применяют дросселирование потока, создающее противодавление.
Межэлектродный зазор является определяющим параметром процесса: чем меньше его величина, тем выше скорость съема металла, меньше погрешность копирования, лучше показатели качества поверхности. Однако, с уменьшением зазора усложняется процесс его регулирования, возрастают энергозатраты на прокачку электролита, усложняется проектирование инструментов. Рекомендации по выбору зазоров приведены в табл. 3.4.
Таблица 3.1. Составы электролитов
Обрабатываемый материал |
Состав электролитов |
Концентрация насыщения, г/л |
Средняя удельная проводимость, ом-1, мм-1 |
|
Основные компоненты |
Содержание, г/л |
|||
Конструкционные стали |
хлорид- натрия |
100-200 |
359 |
0,015-0,02 |
Инструментальные стали |
хлорид- натрия |
100-300 |
359 |
0,015-0,02 |
|
нитрат- натрия |
20-100 |
876 |
0,07-0,08 |
|
хлорид- натрия |
150-250 |
359 |
|
Жаропрочные сплавы |
хлорид-натрия |
50-200 |
359 |
0,008-0,015 |
|
нитрат- натрия |
100-300 |
876 |
|
Чугуны |
нитрат- натрия |
100-200 |
876 |
0,008-0,012 |
Титановые сплавы |
хлорид- натрия |
80-100 |
359 |
0,012-0,015 |
|
бромистый- калий |
10-12 |
652 |
|
Алюминиевые сплавы |
нитрат- натрия |
150-200 |
876 |
0,01-0,012 |
|
лимонная кислота |
10-13 |
|
|
Медные сплавы |
соли азотной кислоты |
- |
- |
0,02-0,021 |
Материал из металлических порошков на базе железа |
хлорид-натрия |
100-120 |
359 |
0,006-0,01 |
углекислый натрий |
50-60 |
218 |
||
Таблица 3.2. Добавки к электролитам
Обрабатываемый материал |
Наименование добавок |
Содержание, г/л |
Рекомендации по применению |
Стали конструкционные, инструментальные |
нитрит натрия |
0,2-0,5 |
ингибитор коррозии |
Алюминивые сплавы, стали, чугуны |
борная кислота |
10-15 |
Снижение защилачивания электролита, поддержание свойств |
соляная кислота |
16-18 |
||
лимонная кислота |
10-13 |
||
Титановые сплавы |
бромид калия |
10-30 |
Снижение пассивирующего действия оксидной пленки |
иодистый калий |
10-20 |
||
Все сплавы |
моющие жидкости ОП-7, ОП-10 и др. |
1-3 |
Снижение гидравлических потерь и устранение кавитации, улучшение смачиваемости поверхности детали |
полиакриламид |
1-5 |
ускорение осаждение продуктов обработки |
Таблица 3.3. Параметры потока электролита
Схема и метод обработки |
Рекомендуемый диапазон скоростей электролита, м/с |
Напор на выходе, м |
Потери напора на выходе за счет противодавления, м |
1. Обработка неподвижными электродами |
|
|
|
1.1. Безразмерная обработка: |
перемешивание |
- |
- |
1.2. Размерное формообразование |
2-10 |
5-40 |
0-20 |
2. Обработка подвижными электродами: |
|
|
|
2.1. Прошивание углублений: |
|
|
|
- мелких полостей, отверстий |
6-10 |
100-150 |
10-15 |
-крупных полостей |
10-16 |
30-80 |
5-8 |
-глубоких отверстий |
10-26 |
80-250 |
0-20 |
- профиля пера лопаток |
10-20 |
30-50 |
0-5 |
2.2. Точение: |
|
|
|
- предварительно вскрытых отверстий |
10-12 |
40-80 |
0-5 |
- наружных поверхностей |
12-15 |
30-50 |
0-5 |
2.3. Протягивание |
10-15 |
40-80 |
2-5 |
2.4. Разрезание: |
|
|
|
- дисковым электродом |
10-12 |
полив |
нет |
- проволочным электродом |
60-100 |
150-250 |
нет |
2.5. Шлифование |
10-12 |
полив |
нет |
2.6. Гравирование |
4-6 |
5-15 |
нет |
Таблица 3.4. Выбор межэлектродных зазоров
Схема и метод обработки |
Предельные размеры обрабатываемых поверхностей, мм |
Межэлектродный зазор, мм |
||
рекомендуемый |
наименьший |
наибольший |
||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
1. Обработка неподвижными электродами |
|
|
|
|
1.1. Безразмерная |
не ограничены |
100 |
20 |
200 |
1.2. Размерное формообразование |
предельный припуск на обработку 2,5 |
0,1-0,3 |
0,1 |
0,5 |
2. Обработка подвижными электродами: |
|
|
|
|
2.1. Прошивание углублений: |
|
|
|
|
- мелких отверстий |
диаметр до 3 |
0,1-0,2 |
0,02 |
0,3 |
- мелких полостей небольших габаритов |
длина контура от 3 до 40 |
0,1-0,3 |
0,08 |
0,5 |
- крупных полостей |
длина контура свыше 40 |
0,3-0,5 |
0,1 |
1,0 |
- глубоких отверстий |
глубина свыше 5 диаметров |
0,1-0,3 |
0,05 |
0,5 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
- профиля пера лопаток |
длина пера до 100 |
0,08-0,15 |
0,08 |
0,3 |
|
длина пера от 100 до 200 |
0,2-0,3 |
0,10 |
0,5 |
|
длина пера от 200 до 300 |
0,3-0,5 |
0,2 |
0,8 |
|
длина пера свыше 300 |
0,5-1,5 |
0,3 |
3,0 |
2.2. Точение: |
|
|
|
|
- предварительно вскрытых отверстий |
диаметр отверстий до 10 |
0,2 |
0,1 |
0,3 |
диаметр отверстий свыше 10 |
0,3-0,5 |
0,15 |
0,8 |
|
- наружных поверхностей |
- |
0,3-0,5 |
0,1 |
0,8 |
2.3. Протягивание |
диаметр свыше 15 |
0,2-0,4 |
0,1 |
0,6 |
2.4. Разрезание: |
|
|
|
|
- дисковым электродом |
диаметр заготовки до 250 |
0,2-0,3 |
0,05 |
0,6 |
- проволочным электродом |
толщина заготовки до 250 мм |
0,2-0,3 |
0,08 |
0,5 |
2.5. Шлифование |
- |
0,2-0,3 |
0,1 |
0,8 |
2.6. Гравирование |
- |
0,05-0,1 |
0,05 |
0,3 |