РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЙ АЛМАЗНО-ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ШЛИФОВАНИЯ

Основные этапы построения техпроцесса

План проектирования операции. После изучения чертежей заготовки и детали, оценки технологических возможностей метода АЭХШ проектируют технологический процесс [7, 15, 26]:

— обосновывают целесообразность применения АЭХШ;

— формируют блок исходных данных на проектирование;

— выбирают кинематико-геометрическую схему шлифования, учиты­вая форму обрабатываемой поверхности, наличие обрабатывающего оборудования, средств технологического оснащения и инструмента;

— оценивают технологичность детали; в случае необходимости и при наличии возможностей вносят конструктивные изменения в рабочие чертежи детали и заготовки;

— выбирают способ АЭХШ (процессную схему) обрабатываемых по­верхностей с учетом технологичности детали, возможностей техно­логической системы и требуемых выходных параметров процесса (производительность, энергоемкость, трудоемкость и др.);

— определяют минимальный припуск на обработку по известным ме­тодикам [1, т. 1];

— устанавливают и/или уточняют состав технологической системы, включая выбор рабочей среды (электролита) и способа ее подачи в межэлектродный промежуток;

— определяют режимы шлифования и нормы времени на операцию;

— определяют выходные показатели обработки и сравнивают их значе­ния с требуемыми техническим заданием и чертежом;

— определяют необходимость в дополнительных операциях, таких как правка кругов, промывка и пассивация деталей и др.;

— оформляют технологическую документацию: карты эскизов, опера­ционные карты и карты наладок;

— выдают техзадания на проектирование нестандартных средств техно­

логического оснащения: дополнительных катодов, вспомогательных инструментов и оснастки, приспособлений.

Технологичность деталей при АЭХШ. Порядок рассмотрения деталей на технологичность при АЭХШ включает анализ следующих факторов [27]:

— материал детали и его физико-механические свойства — прочность, твердость, хрупкость, электро — и теплопроводность…;

— конструктивные особенности деталей — габариты, жесткость, нали­чие недоступных для обработки или препятствующих доступу обра­батывающего инструмента элементов…;

— точность обработки (обоснованность и возможности обеспечения);

— качество обрабатываемых поверхностей, допустимость дефектов;

— особые требования к конструкции (возможность обработки в элек­тролитах, допустимость и необходимость удаления дефектных слоев и оксидных пленок);

— возможность изготовления на типовом оборудовании с использова­нием стандартизованных средств технологического оснащения;

— наличие типовых техпроцессов и средств контроля;

— возможность автоматизации процесса.

Основные требования к конструкции детали, обрабатываемой АЭХШ:

— материала детали или часть его структурных компонентов должны быть токопроводными (допустимы объемные включения диэлектри­ческого характера и сплошные поверхностные оксидные пленки и корки, которые срезаются зернами на начальном этапе шлифования и не оказывают влияния на эффективность съема основной доли припуска);

— форма и конфигурация детали должны обеспечить свободный под­ход электрода-инструмента (кругов и катодов) к обрабатываемым поверхностям;

— деталь должна иметь необходимые базы для установки и контроля, а также контактные поверхности для обеспечения токоподвода к дета­ли; допускается совмещение баз с контактными поверхностями; в этом случае следует оценить возможность порчи баз за счет электро­химического растворения под действием проходящего технологиче­ского тока;

— размеры и расположение обрабатываемых поверхностей должно обеспечивать наиболее производительную обработку с учетом мощ­ности источника технологического тока, применения многоместных приспособлений, производительных инструментов.

Выбор способа АЭХШ. Исходя из принципов совмещения различных энергетических воздействий в едином процессе [3], можно процесс электрохи­мического шлифования классифицировать по признакам комбинирования (рис. 2.15) и вести по различным процессным схемам (рис. 2.16), которые отли­чаются направленностью, локализацией и интенсивностью воздействий.

Применимость той или иной схемы определяется множеством технологи­ческих факторов и требований производства. Целесообразно для окончательно­го выбора схемы шлифования использовать экспертные оценки по ряду наибо­лее важных показателей [27].

которых из указанных схем по производительности, наибольшее число оценоч­ных баллов имеет классическая процессная схема 1 (рис. 2.16) обработки с по­ложительной полярностью, которая является базовой. Применение остальных схем требует дополнительного обоснования.

Например, схемы 2, 4 и 6 эффективны в случае шлифования большинства материалов кругами со связками алмазоносного слоя на основе Cu-Sn (типа М1), которые имеют невысокую способность самозатачивания. Это обычно способствует образованию дефектов и требует постоянной правки круга.

Схема 3 допускает использование шлифовального инструмента, изготов­ленного на нетокопроводящих связках (керамических и иных).

Следует отметить, что при наличии токоподводов и к кругу, и к заготовке схемы 1 и 2, 3 и 4, 5 и 6 попарно обратимы относительно друг друга. Это по­зволяет при обработке переходить от одной схемы к другой, чтобы обеспечить своевременную правку круга, не прерывая процесс шлифования заготовок, так как в парах эти способы отличаются интенсивностью электрохимического рас­творения связки круга. Изменение схемы обработки может быть реализовано только электрическим переключением, поэтому процесс правки может быть ав­томатизирован. Для управления может быть использовано изменение значения ЭДС между кругом и заготовкой, связанное с процессами засаливания [28].

1 2 Рис. 2.16. Схемы электрохимического шлифования на положительной (1) и отрицательной (2) полярности, с навесными (3, 4) и дополнительными (5, 6) катодами

Эффективность АЭХШ за счет повышения работоспособности инстру­ментов достигается, когда одновременно с выпрямленным напряжением на электроды подается переменное напряжение, например с одной фазы вторич­ной обмотки понижающего трансформатора. В таких случаях происходит по­стоянная правка рабочей поверхности круга [10]. Положительная полуволна переменного напряжения промышленной частоты действует одновременно с выпрямленным и токи суммируются, увеличивая степень электрохимического растворения. Отрицательная полуволна переменного напряжения и тока осуще­ствляет электрохимическую правку круга (рис. 2.17).

Экспертные оценки способов электрохимического шлифования

Показатель	Оценки по вариантам (рис. 2.2)
1	2	3	4	5	6
Скорость съема	+	+	++	+	++	+
Шероховатость поверхности	++	—	++	—	++	+
Состояние поверхностного слоя	+	—	+	—	+	+
Точность формы	+	+	—	+	—	—
Расход абразива	++	—	+	—	—	—
Наличие засаливания кругов	—	+	—	+	+	+
Необходимость правки кругов	—	+	—	+	+	+
Простота регулирования процесса	+	+	—	—	—	—
Легкость назначения режимов	+	+	+	+	—	—
Доступность активного контроля	+	+	—	+	—	—
Простота реализации способа	+	+	+	+	—	—
Сложность конструкции токоподвода	—	—	+	+	—	—
Число мест подвода электролита	+	+	+	+	—	—
Величина энергозатрат	+	+	—	+	—	—
Экономические затраты	+	+	+	+	—	—
Сумма оценок	11	7	4	6	-3	-6

Таблица 2.3

Такая схема питания электродов позволяет реализовать преимущества 1 и 2 способов обработки. Сила тока, поступающего с отрицательной полуволной напряжения, определяется свойствами связки и алмазоносного слоя круга, со­ставляет 2-10 % от силы выпрямленного тока. Для связок с основой Cu-Al-Zn сила переменного тока составляет не более 2-5 %, а для связок Cu-Sn и Cu-Sn — Sb она не может превышать 10 % от значения силы выпрямленного тока.

Рис. 2.17. Форма импульсов технологического тока при шлифовании с обратной полуволной