Электрофизические методы обработки




Электроэрозионная обработка основана на вырывании частиц материала с поверхности импульсом электрического разряда. Если задано напряжение (расстояние) между электродами, погруженными в жидкий диэлектрик, то при их сближении (увеличении напряжения) происходит пробой диэлектрика - возникает электрический разряд, в канале которого образуется плазма с высокой температурой.

Так как, длительность используемых в данном методе обработки электрических импульсов не превышает 10 - 2 сек, выделяющееся тепло не успевает распространиться в глубь материала и даже незначительной энергии оказывается достаточно, чтобы разогреть, расплавить и испарить небольшое количество вещества.

Кроме того, давление, развиваемое частицами плазмы при ударе об электрод, способствует выбросу (эрозии) не только расплавленного, но и просто разогретого вещества. Поскольку электрический пробой, как правило, происходит по кратчайшему пути, то прежде всего разрушаются наиболее близко расположенные участки электродов.

Таким образом, при приближении одного электрода заданной формы (инструмента) к другому (заготовке) поверхность последнего примет форму поверхности первого. Производительность процесса, качество получаемой поверхности в основном определяются параметрами электрических импульсов (их длительностью, частотой следования, энергией в импульсе). Электроэрозионный метод обработки объединил электроискровой и электроимпульсный методы.

Электроискровая обработка была предложена советскими учёными H. И. и Б. Р. Лазаренко в 1943. Она основана на использовании искрового разряда. При этом в канале разряда температура достигает 10000 °С, развиваются значительные гидродинамические силы, но сами импульсы относительно короткие и, следовательно, содержат мало энергии, поэтому воздействие каждого импульса на поверхность материала невелико.

Метод позволяет получить хорошую поверхность, но не обладает достаточной производительностью. Кроме того, при этом методе износ инструмента относительно велик (достигает 100% от объёма снятого материала). Метод используется в основном при прецизионной обработке небольших деталей, мелких отверстий, вырезке контуров. твердосплавных штампов проволочным электродом[5].

Электроимпульсная обработка основана на использовании импульсов дугового разряда. Предложена советским специалистом М. М. Писаревским в 1948. Этот метод стал внедряться в промышленность в начале 1950-х гг.

В отличие от искрового, дуговой разряд имеет температуру плазмы ниже (4000—5000°С), что позволяет увеличивать длительность импульсов, уменьшать промежутки между ними и т. о. вводить в зону обработки значительные мощности (несколько десятков квт), т. е. увеличивать производительность обработки.

Характерное для дугового разряда преимущественно разрушение катода приводит к тому, что износ инструмента (в этом случае он подключается к аноду) ниже, чем при электроискровой обработке, составляя 0,05—0,3% от объёма снятого материала (иногда инструмент вообще не изнашивается).

Более экономичный электроимпульсный метод используется в основном для черновой обработки и для трёхкоординатной обработки фасонных поверхностей. Оба метода (электроискровой и электроимпульсный) дополняют друг друга.

Первый в мире советский электроэрозионный (электроискровой) станок был предназначен для удаления застрявшего в детали сломанного инструмента (1943). С тех пор в СССР и за рубежом выпущено большое число разнообразных по назначению, производительности и конструкции электроэрозионных станков.

Электроимпульсный станок отличается от электроискрового практически только генератором импульсов. Советская промышленность выпускает генераторы различного назначения. Развитие техники полупроводниковых приборов позволило создать генераторы, обеспечивающие изменение параметров импульсов в широких пределах.

Электромеханическая обработка объединяет методы, совмещающие одновременное механическое и электрическое воздействие на обрабатываемый материал в зоне обработки. К ним же относят методы, основанные на использовании некоторых физических явлений (например, гидравлический удар, ультразвук и др.).

Электроконтактная обработка основана на введении в зону механической обработки электрической энергии — возбуждении мощной дуги переменного или постоянного тока (до 12 ка при напряжении до 50 в) между, например, диском, служащим для удаления материала из зоны обработки, и изделием.

Применяется для обдирки литья, резки и других видов обработки, аналогичных по кинематике движений почти всем видам механической обработки. Преимущества метода — высокая производительность (до 106 мм3/мин)на грубых режимах, простота инструмента, работа при относительно небольших напряжениях, низкие удельные давления инструмента — 30—50 кн/м2 (0,3— 0,5 кгс/см2) и, как следствие, возможность использования для обработки твёрдых материалов инструмента, изготовленного из относительно мягких материалов.

Недостатки — большая шероховатость обработанной поверхности, тепловые воздействия на металл при жёстких режимах.

Разновидностью электроконтактной обработки является электроабразивная обработка — обработка абразивным инструментом (в т. ч. алмазно-абразивным), изготовленным на основе проводящих материалов. Введение в зону обработки электрической энергии значительно сокращает износ инструмента.

Электроконтактные станки по кинематике не отличаются практически от соответствующих металлорежущих станков; имеют мощный источник тока.

Магнитоимпульсная обработка применяется для пластического деформирования металлов и сплавов (обжатие и раздача труб, формовка трубчатых и листовых заготовок, калибровка и т. п.) и основана на непосредственном преобразовании энергии меняющегося с большой скоростью магнитного поля, возбуждаемого, например, при разряде батареи мощных конденсаторов на индуктор, в механическую работу при взаимодействии с проводником (заготовкой).

Преимущества метода[6]

отсутствие движущихся и трущихся частей в установках

высокая надёжность и производительность

лёгкость управления и компактность

наличие лишь одного инструмента — матрицы или пуансона (роль другого выполняет поле) и др.

Недостатки

относительно невысокий КПД

затруднительность обработки заготовок с отверстиями или пазами (мешающими протеканию тока) и большой толщины.

Электрогидравлическая обработка основана на использовании энергии гидравлического удара при мощном электрическом (искровом) разряде в жидком диэлектрике. При этом необходимо вакуумирование полости между заготовкой и матрицей, поскольку из-за огромных скоростей движения заготовки к матрице воздух не успевает уйти из полости и препятствует плотному прилеганию заготовки к матрице.

Метод прост, надёжен, но обладает небольшим кпд, требует высоких электрических напряжений и не всегда даёт воспроизводимые результаты. К электромеханической обработке относится также ультразвуковая обработка.

К лучевым методам обработки относится обработка материалов электронным пучком и световыми лучами. Электроннолучевая обработка осуществляется потоком электронов высоких энергий (до 100 кэв).

Таким путём можно обрабатывать все известные материалы (современная электронная оптика позволяет концентрировать электронный пучок на весьма малой площади, создавать в зоне обработки огромные плотности мощности).

Электроннолучевые станки могут выполнять резание (в т. ч. прошивание отверстий) и сварку с большой точностью. Основой электроннолучевого станка является электронная пушка. Станки имеют также устройства контроля режима обработки, перемещения заготовки, вакуумное оборудование.

Из-за относительно высокой стоимости, малой производительности, технической сложности станки используются в основном для выполнения прецизионных работ в микроэлектронике, изготовления фильер с отверстиями малых (до 5 мкм)диаметров, работ с особо чистыми материалами.

К электрофизическим методам обработки относится также плазменная обработка.


Заключение

Традиционные технологические процессы механической обработки, получения заготовок и сборки изделий на протяжении многих лет остаются неизменными, да и в обозримом будущем будут оставаться базовыми, занимая большую часть от трудоемкости производства изделий. Применение таких технологий, как правило, связано с выпуском изделий оборонной промышленности независимо от затрат на разработку и использование технологического процесса. Несмотря на то, что большинство таких технологий имело узкую объектную направленность и оптимизация варианта изготовления проводилась без экономического обоснования, были разработаны новые высокоэффективные технологии с использованием новых физических явлений. Это привело к качественному скачку в оборонных отраслях промышленности с выходом на мировой уровень. При производстве товаров народного потребления такие технологии не применялись, в результате чего качество этих товаров снижалось и они становились не конкурентоспособными на международных рынках.

Развитие производства в современных условиях хозяйствования предполагает широкое применение накопленного опыта по разработке и применению традиционных и нетрадиционных технологических процессов при создании товаров народного потребления мирового уровня. Это позволит отечественным производителям занять достойное место на рынке товаров и услуг.

В последние годы сложился новый подход к формированию нетрадиционных технологий путем применения нанообработки и сверхскоростной обработки, а также путем взаимного комбинирования традиционных методов. Это привело к созданию новых, так называемых комбинированных методов обработки. Целью разработки нетрадиционных методов является возможность создания процессов обработки, которые обеспечивают требуемые качественные показатели изготовляемых деталей. При этом наряду с базовыми используются те или иные воздействия на материал детали, позволяющие усиливать достоинства и снижать недостатки традиционных видов обработки.

Такой подход позволил разработать около 20 новых видов комбинированных процессов. Теоретический анализ показывает, что уже при современном уровне развития науки и техники возможно проектирование около 800 высокоэффективных способов обработки, большинство из которых пока

Следует отметить, что приоритет в области разработки и использования комбинированных методов принадлежит отечественным ученым. Именно в нашей стране получили «путевку в жизнь» все основные применяемые нетрадиционные технологии.


Список литературы

1. Ковшов, А.Н., Назаров, Ю.Ф. Нетрадиционные методы обработки материалов: Учеб. Пособие / А.Н. Ковшов, Ю.Ф. Назаров. - М: МГОУ, 2003. – 357 с.

2. Ковшов, А.Н. Технология машиностроения: Учебник для студентов машиностроительных специальностей вузов, - М.: Машиностроение, 2007. - 320 с.

3. Усов, С.В., Назаров, Ю.Ф., Короткоа И.А. Комбинированные методы обработки в машиностроении / С.В, Усов, Ю.Ф. Назаров. - М.; ЮНИТ, 2002. – 398 с.

4. Назаров, Ю.Ф., Талдонов, Г.В., Курченко, В.В. Основы наноабразивной обработки деталей машин / Ю.Ф, Назаров, Г.В, Талдонов, В.В, Курченко // Вестник машиностроения. - 2007. - № 9. – С. 32 - 37

5. Ярославцев, В.М. Размерная обработка: Мультимедийный учебник / В.М. Ярославцев. - М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004. - CD-R. - № roc. per. 0320400664.

6. Ярославцев, В.М. Точение с опережающим пластическим деформированием: Мультимедийное учебное пособие. / В.М. Ярославцев. - М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004. - CD-R. - № гос. per. 0320400662.


[1] Усов, С.В., Назаров, Ю.Ф., Короткоа И.А. Комбинированные методы обработки в машиностроении / С.В, Усов, Ю.Ф. Назаров. - М.; ЮНИТ, 2002. – С. 129

[2] Назаров, Ю.Ф., Талдонов, Г.В., Курченко, В.В. Основы наноабразивной обработки деталей машин / Ю.Ф, Назаров, Г.В, Талдонов, В.В, Курченко // Вестник машиностроения. - 2007. - № 9. – С. 32 - 37

[3] Ковшов, А.Н. Технология машиностроения: Учебник для студентов машиностроительных специальностей вузов, - М.: Машиностроение, 2007. – С. 45

[4] Ковшов, А.Н., Назаров, Ю.Ф. Нетрадиционные методы обработки материалов: Учеб. Пособие / А.Н. Ковшов, Ю.Ф. Назаров. - М: МГОУ, 2003. – С. 147

[5] Ярославцев, В.М. Точение с опережающим пластическим деформированием: Мультимедийное учебное пособие. / В.М. Ярославцев. - М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004. - CD-R. - № гос. per. 0320400662.

[6] Ярославцев, В.М. Размерная обработка: Мультимедийный учебник / В.М. Ярославцев. - М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004. - CD-R. - № roc. per. 0320400664.



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2018-01-30 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: