Технологических методов обработки

Лекция 1

Сущность электрофизических и электрохимических методов обработки, области                                                    их использования

В группу электрофизических и электрохимических (ЭФХО) методов обработки включают те технологические методы обработки заготовок, при реализации которых энергетическое воздействие на заготовку осуществляется не традиционными методами резания.Например, обработкой пластическим деформированием, термической и химической обработкой, а иными видами воздействия или комбинацией нескольких их видов. К таким видам энергетического воздействия относят электрическое, электрохимическое воздействия и воздействие потоками микрочастиц.

Электрофизические и электрохимические методы и технологии в настоящее время применяют на всех этапах изготовления деталей, начиная от получения заготовок и кончая их отделочной обработкой. На основе использования технологий этой группы на производстве решают уникальные технологические задачи, обеспечивающие заданное удаление, перемещение или приращение (большого или малого) объёма материала заготовки.

Многие ЭФХО методы позволяют обрабатывать материалы с такими высокими прочностными характеристиками, обработка которых традиционно используемыми при обработке методами резания невозможна. Использование методов обработки и технологий группы ЭФХО позволяет изготовлять детали сложной формы, обрабатывать поверхности в труднодоступных местах, что при использовании механических методов обработки требует значительных экономических и временных затрат. Применение в таких случаях методов и технологий группы ЭФХО даёт неоспоримые преимущества в результирующих технико-экономических показателях изготовления деталей. К таким поверхностям относят, например, отверстия и пазы сверхмалых размеров, исчисляемых микрометрами.

Технологические методы группы ЭФХО характеризуются отсутствием силового взаимодействия инструмента и обрабатываемой заготовки. Это даёт возможность изготавливать нежёсткие детали с высокими точностными показателями.

Как правило, при реализации методов группы ЭФХО не требуется создание сложных взаимных перемещений инструмента и заготовки, что значительно упрощает конструкцию технологического оборудования и оснастки и облегчает автоматизацию технологического процесса. При этом во многих случаях обрабатывающий инструмент изготавливается из обычных конструкционных материалов, а это позволяет создать сложный по форме инструмент при малой его стоимости.

Особо следует отметить широкие возможности использования методов группы ЭФХО по нанесению покрытий на поверхности заготовок. Эти методы обеспечивают возможность нанесения, с одной стороны, тонкоплёночных покрытий и, с другой стороны, наплавок материалов с большими толщинами слоя; нанесение покрытий разного функционального назначения и с разной производительностью.

Многие технологии ЭФХО весьма энергоёмки, требуют специальных условий для их реализации, характеризуются повышенными требованиями к технике безопасности и утилизации технологических отходов производства.К тому же, некоторые процессы, протекающие при их реализации, ещё недостаточно изучены, в ряде случаев нет чётко установленных структуры технологического процесса, содержания отдельных операций, режимов обработки, обеспечивающих требуемое качество поверхности и точность обработки.

Классификация

технологических методов обработки

Технологическим методом обработкисогласно ГОСТ 3.1109-82 «Термины и определения основных понятий» называется совокупность правил, определяющих последовательность и содержание действий при выполнении обработки безотносительно к наименованию, типоразмеру или исполнению изделия. В указанном стандарте приводятся определения методов обработки, сложившихся в производстве на время его создания, но полная классификация методов, соответствующим образом оформленная, в нём отсутствует.

В научной и учебной литературе, относящейся к технологии получения изделий, даётся ряд классификаций технологических методов обработки заготовок. Однако они существенно различаются между собой по признакам классификации, названиям и по степени полноты охвата существующих методов обработки. При их рассмотрении часто не выделяется системообразующий признак классификации.

Очевидно, что перечень правил, на основе которых реализуется тот или иной технологический метод обработки, определяется характеристиками технологической системы, в которой осуществляется обработка.

Рис. 2.1. Схема функционирования и элементы технологической системы

Первый элемент технологической системы — технологическое оборудование — на основе подводимой к системе энергии создаёт энергетическое воздействие на заготовку. Это примем при дальнейшем рассмотрении единое понятие «инструмент», под которым в широком смысле этого слова понимается средство воздействия на объект, преобразования и создания объекта.

Энергетическое воздействие инструмента названо первичным энергетическим воздействием. К первичным видам энергетического воздействия инструмента относят механический, электрический, магнитный, тепловой, химический, световой и ядерный виды. Возможно создание оборудованием комбинированного энергетического воздействия, обеспечиваемого подачей к заготовке одновременно двух и более из ранее указанных форм.

В некоторых случаях непосредственно перед заготовкой тем или иным способом может происходить преобразование первичного энергетического воздействия в какой-либо другой вид воздействия. Чаще всего такими преобразуемыми видами являются электрическое, магнитное и световое воздействия.Таким образом, формируется вторичный вид энергетического воздействия на заготовку, которым может быть механический, химический или тепловой виды энергетического воздействия.

Первичное энергетическое воздействие или преобразованное (вторичное) энергетическое воздействие вызывает физико-химические процессы в заготовке.

Многообразие элементов технологической системы, их характеристик и идущих в технологической системе физико-химических процессов указывает на то, что технологические методы обработки можно классифицировать по разным признакам.

Далее предложена классификация технологических методов обработки, в основу которой положены физико-химические процессы, проходящие в технологической системе и приводящие к изменению её характеристик.

Такая классификации названа естественнонаучной классификацией технологических методов обработки заготовок. Признаки естественнонаучной классификации применительно к каждому уровню представлены на рисунке 2.2.

Многообразие физико-химических процессов, приводящих к непосредственной обработке заготовки, в сочетании с огромным числом потенциально возможных для реализации методов, делает практически невозможной задачу создания единой развернутой естественнонаучной классификации даже для технологических методов, базирующихся на одном виде энергетического воздействия без его преобразования во вторичное.

Рис. 2.2. Признаки и группы естественнонаучной классификации технологических методов обработки

Проведённая на основе признаков рисунка 2.2 систематизация существующих технологических методов обработки в машиностроении представлена на рисунке 2.3. Очевидно, что она носит незавершённый характер в части полноты представления в ней теоретически возможных методов обработки. Поэтому можно говорить о том, что, классификация имеет прогностический характер.

В классифицированных по физико-химическим признакам технологических методах обработки можно выделить две исторически сформировавшиеся в разные периоды подгруппы. Первую подгруппу технологических методов составляют механические, тепловые и химические методы обработки. Эта группа методов появилась задолго до открытия методов второй подгруппы, а потому методы этой подгруппы названы классическими методами обработки заготовок в машиностроении. Все остальные методы в классификации технологических методов обработки заготовок получили название в литературе «Электрофизические и электрохимические методы обработки». Группа этих методов обработки, используемых в машиностроении, непрерывно пополняется новыми методами. Именно поэтому перечень их не может быть строго очерчен.

Представленная на рисунке 3.3 классификация технологических методов обработки является научной основой создания учебной системы знаний в области технологических методов обработки заготовок. Такое изучение методов обработки при подготовке студентов в области техники и технологий осуществляется в рамках общепрофессиональной учебной дисциплины «Технология конструкционных материалов» [7].

Рис. 2.3. Классификация технологических методов обработки по физико-химическим процессам, протекающим              в технологической системе