Корягин С.И., Пименов И.В., Худяков В.К. - Способы обработки материалов (1093325), страница 49
Текст из файла (страница 49)
Глубина травления не превышаетнескольких миллиметров, а производительность – невысокая(0,4...1,2 мм/ч). Этот процесс наиболее эффективен при обработке рельефных поверхностей на деталях из алюминиевыхсплавов, а также сталей и титановых сплавов с большими площадями: вафельных панелей, створок, обшивок гондолы двигателя и др. По сравнению с процессами резания трудоемкостьснижается в 2-3 раза.334Электрополирование характеризуется невысокой интенсивностью съема металла из-за низкой плотности тока на аноде(i менее 0,1 А/см2) и постепенным замедлением процесса вследствие пассивации анода неэлектропроводными частицами гидроксидов металла.Различают следующие разновидности ЭХО.1. Анодно-гидравлическая обработка ведется в условиях интенсивного проточного движения электролита и малого зазорамежду электродами (Δ<0,5...1 мм).2. Анодно-механическая обработка, при которой продуктыанодного растворения удаляются за счет механического воздействия вращающегося диска или движущейся ленты.
Применяется в заготовительных цехах для разрезки заготовок из труднообрабатываемых металлов.3. Электроабразивная (электроалмазная) обработка ведетсяабразивным или алмазным кругом на металлической связке.Применяется в инструментальных цехах для изготовления фасонного инструмента.Наиболее широкое развитие получила первая разновидность– ЭХО в поточном электролите. Она используется при выполнении следующих работ:1) при неподвижных электродах: а) калибрование; б) контурная обработка; в) удаление заусенцев; г) скругление кромок;д) маркировка;2) при поступательном перемещении электрода: а) копирование; б) прошивка отверстий; в) протягивание; г) калибрование; д) острение;3) при вращении катода: а) обработка плоских и фасонныхповерхностей; б) отрезка; в) кольцевая вырезка;4) при вращении анода: а) обработка фасонных поверхностей (наружных и внутренних); б) обработка канавок (прямых испиральных); в) отрезка;5) при сложном движении электрода: а) вырезка проволокой(стержнем); б) вырезка трубчато-контурным методом.Наибольшее промышленное применение в настоящее времяполучили процессы копирования фасонных поверхностей и335прошивки глухих и сквозных отверстий различного профиля,калибрование шлицевых отверстий после термообработки, удаление заусенцев, в которых используется ЭХО в проточномэлектролите.
Точность обработки составляет 0,2...0,3 мм.12.3. Ультразвуковые методы механической обработкиУльтразвуковые методы обработки основаны на использованииэнергииультразвуковыхколебанийчастотой2f=18...44 кГц и интенсивностью 10 Вт/см . Источником ультразвука служат пьезокерамические или магнитострикционныепреобразователи, возбуждаемые от ультразвукового генератора.Разновидности ультразвуковой обработки (рис.
44): а – обработка незакрепленным абразивом для снятия мелких заусенцев (менее 0,1 мм) и шлифования мелких деталей (массой менее 10...20 г); б – размерная обработка деталей из твердыххрупких материалов абразивной суспензией; в – очистка исмазка рабочей поверхности круга в процессе чистового шлифования вязких материалов; г – сообщение вынужденных ультразвуковых колебаний малой амплитуды режущим инструментом (лезвийным и абразивным) для интенсификации обычныхпроцессов резания труднообрабатываемых материалов.Перспективно также использование ультразвука для чистовой поверхностно-упрочняющей обработки деталей.
Под действием ультразвука снижается сопротивление поверхностныхслоев металла пластической деформации. Поэтому при малойстатической силе удается осуществлять значительную пластическую деформацию и вести обработку тонкостенных деталей идеталей с мягкими покрытиями.При обработке по первой разновидности (рис.
44, а) деталипомещают в абразивную суспензию и возбуждают в ней интенсивные ультразвуковые колебания. Под действием гидродинамических потоков абразивные зерна и детали из-за различнойплотности двигаются с различными скоростями (va=vд) и происходит снятие заусенцев. Этот процесс реализован в установках УЗВД-6 и УЗВД-8.336Рис. 44. Разновидности ультразвуковой обработкиНаиболее широкое применение получили вторая и четвертаяразновидности. Инструмент 1 (рис.
44, б) совершает ультразвуковые колебания (А=0,02....0,05 мм) и воздействует на заготовку 3 с небольшой статической силой Рст (Рст=30...200Н). В рабо337чую зону подаются взвешенные абразивные зерна 2 (обычнокарбиды бора), и наблюдается два основных процесса: 1) ударное вдавливание абразивных зерен, вызывающее выкалываниенебольших частиц материала заготовки, и 2) циркуляция и смена абразива в рабочей зоне для уноса выколотых частиц и доставки свежего абразива.
Размер выкалываемых частиц небольшой, однако количество ударов велико (18..44 кГц) и при определенных условиях обработка идет достаточно эффективно.Главное движение – колебания инструмента. Скорость (м/с)главного движения v=(4fA)/103, где f – частота колебаний, Гц;А – амплитуда колебаний, мм.
Подача может быть продольной(Sпр), поперечной (Sпп) и круговой (Sкр) – вращение инструментаили заготовки. В зависимости от вида подачи, а также формыинструмента можно осуществить различные кинематическиесхемы ультразвуковой обработки, аналогичные процессу электроэрозионной обработки.Ультразвуковые установки и станки делятся на переносныеустановки небольшой мощности и стационарные ультразвуковые станки – универсальные и специальные. Универсальныйультразвуковый станок состоит из ультразвукового генератора,акустической головки с пьезокерамическим или магнитострикционным преобразователем, механизмов подачи головки, столадля закрепления заготовок, системы подвода абразивной суспензии, устройств для измерения глубины обработки и периодического подъема и опускания инструмента.Производительность и качество поверхности зависят отсвойств обрабатываемых материалов, амплитуды колебаний А,зернистости абразива и статической нагрузки Р.
Производительность процесса V пропорциональна квадрату критерияхрупкости tх: V= ct2x (tx –отношение сопротивления сдвигу σ ксопротивлению на отрыв τ). Материалы, имеющие tх более 2(стекло, керамика, кремний, германий и т.д.), наиболее эффективно обрабатываются ультразвуковым методом. При увеличении амплитуды и частоты, а также зернистости абразива V возрастает.
Существует оптимальное значение Р, при котором величина V максимальна.338Этот метод применяют для формообразования наружных ивнутренних поверхностей деталей из твердых хрупких материалов (керамика, ситаллы, стекло, кварц, феррит и др.). Преимущество ультразвукового метода перед электроэрозионным иэлектрохимическим – возможность обработки диэлектрика, апри обработке тугоплавких металлов и твердых сплавов – болеевысокое качество поверхностного слоя.
Для повышения производительности, особенно при обработке отверстий глубинойболее 5 мм, применяют подвод абразивной суспензии под давлением или вакуумный отсос ее из зоны обработки. Обработкуглубоких отверстий малого диаметра (D=3...8 мм, h до 500 мм)целесообразно вести вращающимися алмазными коронкамипри сообщении инструменту ультразвуковых колебаний вдольего оси.Применение ультразвука для интенсификации обычныхпроцессов резания труднообрабатываемых материалов путемсообщения вынужденных колебаний малой амплитуды(А=3...10 мкм) инструменту 1 (рис. 44, г) или заготовке наиболее эффективно при работе с малыми сечениями среза, например при нарезании резьбы метчиками. При сообщении метчикуили раскатнику ультразвуковых колебаний снижается крутящий момент на (25...50%), улучшается качество обработаннойповерхности и за счет уменьшения количества метчиков в комплекте в 1,5-3 раза повышается производительность процесса.Ультразвуковое нарезание резьб малого диаметра(М3...М12) позволяет механизировать процесс, повысить стойкость инструмента, исключить брак, вызываемый поломкамиметчиков.Перспективным направлением физико-химических методовявляется рациональное совмещение различных процессов, которое позволяет значительно интенсифицировать процесс обработки.
Например, предложенный в МАИ способ, основанныйна совмещении ультразвуковой и электрохимической обработки, позволил значительно повысить производительность процесса и улучшить качество поверхностного слоя. При обработке тугоплавких металлов и твердых сплавов совмещенный спо339соб обеспечивает производительность, в десятки раз более высокую, чем электрозионный способ, и в 5-6 раз большую, чемультразвуковой, позволяет в 5 раз снизить износ инструмента ив 3-5 раз уменьшить энергоемкость процесса.
Появляется возможность заменить карбид бора значительно более дешевымабразивом – карбидом кремния. Установлено, что при ультразвуковой обработке твердых сплавов по сравнению с другимиэлектрофизическими методами достигается более высокое качество поверхностного слоя: образуются сжимающие остаточные напряжения. Поэтому повышаются износостойкость и усталостная прочность твердосплавных штампов, матриц, прессформ, фильер и других деталей, обрабатываемых ультразвуковым методом.
Совмещенный метод реализован в ультразвуковых станках мод. 4Б772 и 4Д772Э.12.4. Лучевые методы размерной обработкиПод лучевыми методами размерной обработки понимаютпроцессы удаления материала плавлением и испарением егопод действием энергии лучевых потоков или высокоэнергетических струй с удельной плотностью энергии до 106...109Вт/см2.Основные разновидности лучевых методов – электронно-лучевая и светолучевая (лазерная) обработки.Отличие лучевых методов размерной обработки от пайки исварки заключается главным образом в длительности импульсов: в первом случае применяются короткие импульсы(τи<10 мкс), а во втором – импульсы большой длительности.При размерной обработке луч действует в течение времени,необходимого для плавления и испарения металла, и не действует во время выброса этого металла из лунки. Регулированиемскважности цикла (от 0,1 до 1,0) в импульсом режиме можно вопределенных пределах управлять процессом формообразования и качеством поверхностного слоя.Электронно-лучевая обработка (ЭЛО).
Основана на удаления вещества при воздействии сфокусированного пучка электронов – испарение или сублимация вещества из точки касания340электронного луча (локальный нагрев за счет преобразованиякинетической энергии электронов в тепловую). При обработкевольфрама, молибдена и ниобия КПД превращения кинетической энергии в тепловую – 0,75...0,79.При нагревании металла электроны могут получить скорости в направлении, перпендикулярном поверхности тела, достаточные для преодоления потенциального барьера (термоэлектронная эмиссия). Очень большие скорости (до 10 км/с) можносообщить электронам лишь в среде, имеющей высокий вакуум,при использовании высоких ускоряющих напряжений.Современные средства электротехники и электронной оптики позволяют регулировать кинетическую энергию электронови фокусировать ее на весьма малых площадях.Установка для ЭЛО (рис. 45) состоит из электронной пушки4, в которой формируется мощный электронной луч; вакуумнойрабочей камеры, в которой производится обработка детали 13(вместе с устройствами точной установки и перемещения заготовки); вакуумной насосной системы, создающей вакуум порядка 10-5см рт.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
