Оборудование. Выбор технологического оборудования определяется формой и размерами обрабатываемых поверхностей, выбранным видом их шлифования, габаритами деталей по общепринятым методикам [1]. В общем случае при выборе конкретной модели из имеющегося перечня необходимо обеспечить выполнение проектируемой операции с наивысшей производительностью при соответствии показателей качества требованиям чертежа. Так как номенклатура типового оборудования для АЭХШ ограничена, в необходимых случаях для обработки допускается модернизация шлифовальных станков общего назначения.
Приспособления. Тип и конструкция приспособлений, используемых для АЭХШ не отличается от принятых для абразивной обработки. Определяется видом заготовки и типом оборудования. Из универсальных приспособлений наиболее часто используются [26, 29]:
— для плоского шлифования — магнитные плиты и тиски разнообразной конструкции (поворотные и неповоротные), призмы;
— для круглого шлифования — центры и оправки (гладкие цилиндрические и конусные, разжимные цанговые и гидропластовые), хомуты поводковые и люнеты, патроны самоцентрирующие и поводковые самозажимные);
— для внутреннего и торцового шлифования — патроны самоцентрирующиеся кулачковые и мембранные.
Следует отметить, что кроме общих требований, которые вытекают из необходимости обеспечения высоких технико-экономических показателей технологической оснастки, к приспособлениям предъявляют ряд специальных требований. Их необходимо учитывать при выборе и, особенно, при проектировании приспособлений (специальных или специализированных) [30]:
— коррозионная стойкость к используемым электролитам;
— повышенная жесткость в условиях интенсифицированных режимов обработки;
— обеспечение надежного токоподвода к электроду-заготовке и (в некоторых случаях) изоляции электродов.
Поэтому использование типовых приспособлений общего назначения связано с необходимостью их дополнительной защиты от коррозии путем нанесения покрытий, со снабжением их в необходимых случаях токоподводящими и изолирующими элементами. Такие приспособления должны чаще обслуживаться (очистка, промывка, смазка…) и подвергаться проверкам по обеспечению паспортных характеристик точности базирования.
Шлифовальный инструмент. Форму и размеры (типоразмер) шлифовальных кругов (см. табл. 2.2) и вспомогательного инструмента определяют в зависимости от конструкции и размеров обрабатываемых заготовок, характера выполняемой технологической операции и оборудования. Диаметр круга, ширину и толщину алмазоносного слоя, исходя из технологических возможностей, следует выбирать наибольшими [8, 23]. Они обеспечивают наибольшие значения скорости резания и подач, достаточный резерв работоспособности. Это позволяет повышать производительность обработки, снижать расход алмазов, снижать стоимость обработки. Ограничением могут быть размеры обрабатываемых поверхностей, как, например, диаметр шлифуемого отверстия при внутреннем шлифовании.
Наивысшую эффективность процесса АЭХШ можно обеспечить при правильном выборе характеристик алмазоносного слоя шлифовальных кругов (типа связки, марки, зернистости и концентрации алмазов).
Выбор связки круга зависит от конкретных технико-экономических требований производства и условий обработки. При больших припусках (> 3 мм) целесообразно использование алмазных кругов на связка с основой Cu-Al-Zn марок МВ1, МО13Э, М5, М5-5, МО4-2 и Cu-Sn-Sb марок МО20, МО16, МО20- 2. Связки на основе Cu-Sn (М1, МС2) применяются ограниченно. Рекомендации по выбору приведены ниже (табл. 2.4).
Таблица 2.4
|
Выбор связок алмазного инструмента [7, 8, 10, 31]
|
Марка синтетических алмазов и эльбора оказывает большое влияние на работоспособность кругов. Наиболее высокую работоспособность обеспечивают синтетические алмазы марки АС4 в сочетании со связками на основе Cu-Al — Zn. Для работы с большими удельными нагрузками целесообразно применять более прочные алмазы марки АС6. Снижению расхода алмазов способствует их металлизация перед прессованием алмазоносного слоя кругов (АС4М, АС6М). Однако производительность работы такими кругами несколько снижается. Рекомендации по выбору марок алмазов приведены в табл. 2.5.
|
Таблица 2.5 Рекомендованные для АЭХШ марки абразивов [8, 25, 31, 32]
|
Зернистость алмазов в значительной мере определяет эффективность процесса, так как зерна обеспечивают необходимую величину межэлектродного зазора, осуществляют съем продуктов электрохимических реакций с обрабатываемых поверхностей и срезание нерастворенного металла. Микрорезание оказывает влияние на шероховатость обрабатываемых поверхностей. Наименьшую шероховатость, как правило, обеспечивают круги на связках МО13Э (специально создана для электрохимического шлифования) с зернистостью 63/50- 100/80. На более прочных связках с высоким алмазоудержанием (МС2) зернистость должна быть большей во избежание возникновения дефектов шлифования. Рекомендуемые диапазоны зернистости приведены в табл. 2.6.
|
Таблица 2.6 Связь зернистости кругов и качества обработанной поверхности при АЭХШ [8, 25, 31]
|
Наиболее приемлемой концентрацией алмазов во всех отношениях признается величина 100 %, которая соответствует их содержанию в объеме алмазоносного слоя, равному четверти. Такая концентрация способствует оптимальному сочетанию составляющих съема в процессе шлифования, практически, при любых режимах и условиях обработки.
Полное обозначение шлифовального круга включает указание типоразмера, ГОСТа (ТУ) и характеристик алмазов и алмазоносного слоя. Например, тарельчатый круг формы 12А2 для обработки неперетачиваемых пластин твердого сплава диаметром 0350, с размеров посадочного отверстия 0135, шириной рабочей части 35 мм и толщиной алмазоносного слоя 10 мм, характеризуемого 100 %-ной концентрацией алмазов АС6 зернистостью 125/100 на связке МО4 обозначается:
1842-2003 ТУ2-037-238-78 АС6 125/100 МО4 100%.
 |
Устройства подвода электролита. Наибольшие распространение и рекомендации по использованию имеют следующие способы подвода электролита в зону круглого шлифования (рис. 2.18) [18]:
— свободно падающей струей (1) — рекомендован для улучшения охлаждения заготовки в процессе шлифования углеродистых сталей в серийном производстве;
— через поры шлифовального круга (2) — главным образом, способствует снижению сил трения с целью устранения прижогов; недостатки — пригоден только для пористых кругов, требует хорошей фильтрации электролита, поэтому для электрохимического шлифования, практически, не пригоден;
— по торцовым каналам, выполненным в круге (3) — мало применим из-за отсутствия кругов требуемой конструкции;
— струйно-напорный вне зоны шлифования (4) — способствует хорошей очистке рабочей поверхности кругов от продуктов разрушения; может быть эффективным для удаления с поверхности инструмента гидроокисей, пленок, налипших стружек;
— контактным способом (5) — чаще используется для нанесения активных смазок, способствующих охлаждению и снижению трения; для электрохимического шлифования мало применим;
— гидроаэродинамический (6) — обычно используется при высокоскоростном шлифовании, так как увеличивает смачиваемость рабочей поверхности круга, преодолевая сопротивление воздушных потоков у вращающегося инструмента;
— шлифование в жидкостной среде (7) — наиболее применимо при ленточном и плоском шлифовании.
Применение экспертных оценок по ряду критериев, имеющих весомое значение для условий АЭХШ (табл. 2.7) показывает: наибольшее суммарное значение оценочных коэффициентов имеет подвод электролита гидроаэродинамическим способом (+9). Но, если учесть, что процесс электрохимического шлифования чаще всего проводится при скоростях резания до 35 м/с, практически удовлетворяющим методом подвода может стать и традиционный способ подвода свободно падающей струей. (+7). Более простой в реализации, он вполне применим для операций комбинированного шлифования. Преимущество такого подвода электролита — наличие унифицированных систем подачи смазывающе-охлаждающих жидкостей для станков шлифовальной группы.
|
Таблица 2.7 Экспертные оценки способов подвода электролита
|
Электролиты. Состав электролитов необходимо выбирать в зависимости от химического состава и свойств обрабатываемого материала. Причем предпочтение отдается электролитам с высокой селективностью воздействия и обеспечивающим интенсивное анодное растворение компонентов обрабатываемого материала [7]. Электролиты, используемые при АЭХШ, должны быть также достаточно стабильными, универсальными, антикоррозионными и дешевыми, не оказывающими токсического действия на обслуживающий персонал, легко очищающимися от продуктов съема.
В практике используются различные по составу и концентрации электролиты, представляющие собой водные растворы солей NaNO3, NaCl, Na3PO4… В качестве антикоррозионных добавок в их состав включают NaNO2, KNO2, Na2CO3 и т. д. Как комплесообразующие добавки используют фосфаты натрия, сегнетову соль. Применяются другие добавки, улучшающие отдельные показатели обработки. Как правило, на высокопроизводительных режимах, когда съем определяется, в основном, микрорезанием, а эффективность анодных процессов мала, состав электролита оказывает не слишком значительное влияние на показатели процесса и может быть выбран без проведения стандартного эксперимента, необходимого при внедрении процессов электрохимической размерной обработки. Однако при выборе следует использовать имеющиеся рекомендации (табл. 2.8).
Таблица 2.8
|
Состав электролитов для АЭХШ [6-8, 10, 31]
|