Анодно-механическая обработка

Анодно-механическая обработка основана на сочетании электротермических и электрохимических процессов и занимает промежуточное место между электроэрозионными и электрохимическими методами.

Обрабатываемую заготовку 3 (рис. 115) подключают к аноду, а инструмент 2 к катоду. В зависимости от характера обработки и вида обрабатываемой поверхности в качестве инструмента используют металлические диски, ленту, проволоку и т.д. Обработка идет в среде электролита, которым при черновой обработке является водный раствор жидкого натриевого стекла, а при чистовой - раствор солей NaClили Na₂SO₄. Заготовке и инструменту задают движения, как при обычных методах механической обработки резанием, т.е. скорость резания (v) и подачу (S_пр). Электролит подают в зону обработки через сопло 1.

Так как заготовка является анодом, а инструмент катодом, то при пропускании через раствор электролита постоянного электрического тока происходит процесс анодного растворения, присущий электрохимической обработке. При соприкосновении инструмента-катода с микронеровностями обрабатываемой поверхности заготовки-анода происходит процесс электроэрозии, присущий электроискровой обработке. Продукты электроэрозии и анодного растворения удаляются из зоны обработки за счет относительных движений инструмента и заготовки.

Анодно-механическим методом обрабатывают все токопроводящие материалы, высокопрочные и труднообрабатываемые металлы и сплавы, твердые сплавы, вязкие материалы и др.

Анодно-механической обработкой разрезают заготовки на части, прорезают пазы и щели, точат поверхности тел вращения, шлифуют и полируют различные поверхности, затачивают твердосплавный инструмент и т.д.

 

§ 5. Ультразвуковая обработка (УЗО)

УЗО материалов является разновидностью механической обработки. Она основана на использовании физического явления магнитострикции, т.е. способности ферромагнитных материалов изменять размеры в переменном магнитном поле. Эффектом магнитострикции обладают никель, железокобальтовые сплавы (пермендюр), железоалюминиевые сплавы (альфер) и др. материалы.

При возникновении электромагнитного поля размеры поперечного сечения сердечника уменьшаются, а так как объем его остается неизменным, то длина сердечника увеличивается. При исчезновении поля первоначальные размеры сердечника восстанавливаются.

При УЗО используют колебания электромагнитного поля с ультразвуковой частотой 16 - 30 кГц. Амплитуда колебаний сердечника составляет 5 - 10 мкм. Для увеличения амплитуды колебаний к сердечнику крепят длинный тонкий стержень-концентратор (резонансный волновод переменного поперечного сечения), что позволяет получить амплитуду колебаний его торца до 40 - 60 мкм. К концентратору крепят рабочий инструмент пуансон.

Заготовки обрабатывают в ванне, заполненной суспензией, состоящей из воды и абразивного материала. Из абразивных материалов чаще используют карбиды бора и кремния, электрокорунд.

Колебательные движения пуансона передаются абразивным зернам, получающим значительные ускорения в направлении обрабатываемой поверхности заготовки. Ударяясь о поверхность обрабатываемого материала, абразивные зерна скалывают его микрочастицы. Большое число одновременно ударяющихся абразивных зерен, а также высокая частота повторения ударов обусловливает интенсивный съем материала.

При распространении ультразвуковых колебаний в жидкой среде в последней возникают чередующиеся сжатия и растяжения с частотой проходящих колебаний; в момент растяжения происходят местные разрывы жидкости и образуются полости (пузырьки), заполненные парами жидкости и растворенными в ней газами. В момент сжатия пузырьки захлопываются, что сопровождается сильными гидравлическими ударами. Это явление называется кавитацией. Местные ударные явления при этом часто превышают 980 МПа.

Кавитационные явления в жидкости способствуют интенсивному перемешиванию абразивных зерен под инструментом, замене изношенных зерен новыми, а также разрушению обрабатываемого материала.

Принципиальная схема ультразвуковой установки приведена на рис. 116.

Заготовку 3 помещают в ванну 1, заполненную абразивной суспензией 2. К заготовке подводят инструмент-пуансон 4, закрепленный на концентраторе 5. Концентратор закреплен в магнитострикционном сердечнике 6. Колебания δ сердечника возбуждает генератор ультразвуковой частоты 7 и источник постоянного тока 8.

Абразивную суспензию прокачивают через ванну 1 насосом 10, откачивающим суспензию из резервуара 11 и подающим её по патрубку 9 снова в ванну, что исключает оседание абразивного порошка на дне ванны.

Между пуансоном и обрабатываемой поверхностью заготовки обеспечивает постоянный зазор 0, 05 ÷ 0, 08 мм.

УЗО применяется для хрупких твердых материалов: стекло, керамика, кремний, кварц, драгоценные минералы, в том числе алмазы, твердые сплавы, титановые сплавы, вольфрам и др.

Ультразвуковым методом обрабатывают сквозные и глухие отверстия любой формы поперечного сечения, фасонные полости, разрезают заготовки на части, профилируют наружные поверхности, гравируют, прошивают отверстия с криволинейными осями, нарезают резьбы и т.д. Инструменты изготавливают из закаленных, но вязких материалов.

Точность размеров и шероховатость поверхностей, обработанных ультразвуковым способом, зависят от зернистости используемых абразивных материалов и соответствуют точности и шероховатости поверхностей, обработанных шлифованием. Используя микропорошки, можно снизить шероховатость поверхности и довести её до шероховатости, соответствующей полированию.

Наряду с достоинствами УЗО имеет и недостатки: сравнительно небольшая площадь и глубина обработки, большая энергоемкость, невысокая производительность процесса и большой износ инструмента.