Лекция  №10

Технологические возможности электрохимических  станков

План  лекции

1.Требования  к конструкции электрохимических  станков.

2.Классификация  электрохимических станков. 

3.Основные элементы, агрегаты и системы электрохимического  оборудования.

4.Типовая   структурная схема электрохимической   копировально-прошивочной установки.

5.Электрохимический копировально-прошивочный станок.  

      Характерными  особенностями электрохимических  станков являются:

      1. Высокая производительность   при плотности  технологического  тока 100...200А/см²  съем обрабатываемого металла  составляет 10000-20000 мм³/мин.

      2. Низкая шероховатость обработанной  поверхности  в большинстве копировально-прошивочных операций при обработке стальных деталей R_a=1.25…0.63 хотя, в общем случае шероховатость зависит от многих факторов.

      3. Высокая прочность обработки  при определенных схемах формообразования, например, при ЭХРО гладким  вращающимся электродом-инструментом точность достигается до сотых долей мм при производительности несколько мм/мин.

     4. Практическое отсутствие износа  электрода-инструмента;

     При выполнении копировально-прошивочных  операций достигается точность 0,2-0,5 мм при рабочих зазорах 0,2-0,3 мм и отсутствие надежной информации о величине МЭЗ.

      Однако  при работе на малых МЗЗ  при  движении электрода-инструмента по определенной циклограмме, точность размерного электрохимического формообразования повышается до 0,05 мм. (Станок, разработанный Тульским политехническим институтом, ЭХКП-1).

      5. Методом ЭХРО обрабатывается  высокопрочные, высокотвердые металлы  и сплавы, которые трудно обрабатываются  лезвийным инструментом, решаются сложные технологические задачи, которые не выполнимы классическим методом.

      6. Повышенная энергоемкость;

      7. Антикоррозионные требования. 

      1. Требования к конструкции  электрохимических  станков

      Современный электрохимический станок представляет  собой комплекс оборудования, включающий собственно станок, источник питания, системы контроля и регулирования важнейших параметров процесса обработки, а так же систему снабжения, охлаждения и очистки электролита.

     К конструкции станка для размерной  электрохимической обработки в  общем  случае предъявляются следующие требования:

     1. Коррозионная стойкость основных  элементов станка.

     2. Достаточно высокая жесткость  конструкции.

     3. Плавность хода и необходимая  жесткость привода подачи и  высокое его  быстродействие.

      4. Не зависимость скорости подачи  от внешней нагрузки.

      5. Электрохимический станок должен  быть несложным в управлении  процессом обработки. Электрохимический станок должен быть максимально безопасен при эксплуатации, иметь вентиляционную систему для эвакуации Н₂:

       6. Станок должен снабжаться системами  стабилизации важнейших параметров электролита.

     2. Классификация электрохимических  станков

     Тип и конструкция электрохимического станка, в основном определяется видом  решаемых технологических задач, размерами обрабатываемых деталей и необходимой точностью обработки.

     Ниже  приведена классификация электрохимических  станков по 3 признакам:

     1. По схеме  компоновки;

     2. По кинематике движения катода-инструмента.

     3. По  технологическому назначению.

      Широкое распространение получили электрохимические  установки для обработки пера лопаток газотурбинных двигателей (АГЭ-2,АГЭ-3, ЭХО-1, ЭХО-2),  формообразования полостей ковочных штампов и пресс-форм (АГЭ-10, МА-4423, МА-4427 и др.), прошивания отверстий, фасонных  щелей и пазов, электрохимической обработки глубоких отверстий, удаления заусенцев, обточки и расточки поверхностей деталей типа тел вращения. Характерной особенностью большинства электрохимических станков является специальное функциональное назначение, они проектируются для обработки деталей определенного класса.

     Из  анализа конструкций электрохимических станков, созданных в настоящее время, следует, что большинство  универсальных копировально-прошивочных станков имеют вертикальную компоновку и С-образную станину, характеризующуюся большой жесткостью. Целесообразность такой, компоновки объясняется удобствами расположения и обслуживания оборудования и возможностью уменьшения трения в направлений каретки привода подачи.

     Электрохимические станки имеют горизонтальную компоновку (станки для обработки пера лопаток). В специфических случаях применяется комбинированная компоновка.

     В последнее время компонуются  электрохимические станки по агрегатному  принципу.

      3. Основные элементы, агрегаты и системы  электрохимического  оборудования. 

     Электрохимическая установка представляет совокупность основных систем и агрегатов:

     1. Собственно электрохимический станок;

     2. Источник технологического напряжения;

     3. Система подачи и  очистки  электролита.

     4. Система автоматики и управления.

      Точность, шероховатость поверхности, производительность, энергоемкость и экономичность размерной электрохимической обработки  определяются влиянием ряда первичных и вторичных физико-химических явлений, в свою очередь зависящих от качества выполнения и надежности функционирования элементов, систем и агрегатов электрохимического станка.

      4. Типовая структурная  схема электрохимического  копировально-прошивочного  станка. 

     Наиболее  характерные элементы электрохимического станка присутствуют в конструкциях электрохимических копировально-прошивочных станков:

     1. Система подачи сжатого СО₂ газа (воздуха) в зону обработки, представляющая баллон со сжатым воздухом и редукционным клапаном для понижения давления и поддержания его постоянным (const), включает запорные вентили, трубопроводы.

      2. Агрегат очистки электролита  (сетчатые фильтры, спец. отстойники, электрофлотационные и вакуумные устройства, центрифуги).

      3. Устройства для регулирования  температуры электролита. По мере  возможности следует использовать  обычные змеевики, в которых циркулирует водопроводная, вода, змеевик выполнен из нержавеющих материалов.

      4. Бак для электролита. обычно  выполнен из листовой нержавеющей  стали, либо из обычных материалов, имеющих покрытие пластмассами. Бок может выполняться из нескольких секций.

      5. Насос электролита.. Для подачи  электролита в МЭЗ чаще всего применяется шестеренчатые, центробежные, насосы в нержавеющем исполнении (чаще центробеж. насос).

      6. Система вентиляции. Отсос образующих  газообразных веществ производится  как из рабочей камеры, так  и из емкости с электролитом. В качестве вентиляторов  применяются осевые и центробежные вентиляторы.

      7. Рабочая камера.

      8. Система подачи катода-инструмента.

      9. Катод-инструмент.

      10. Деталь.

      11. Стол.

      12. Блок суппортов.

      13. Основание станка.

      14. Станина.

      15. Система регулирования МЭИ.

      16. Пульт управления.

      17. Источник питания (+) - к  столу, (-) к инструменту.

      5. Электрохимический  копировально-прошивочный  станок.

      Собственно  электрохимический станок включает в себя станину, несущую привод подачи катода-инструмента, рабочий стол с механизмом для координации обрабатываемой детали, рабочую камеру с вентиляционной системой, элементы для подвода и отвода электролита.

      В зависимости от типа решаемой технологической  задачи и от конструкции катода-инструмента  применяются следующие схемы подачи электролита в рабочий зазор:

      1. Подвод и отвод электролита  вдоль детали через межэлектродный  зазор;

     2. Подвод (отвод) электролита через  инструмент, отвод (подвод) вдоль  детали через зазор;

      3. Подвод и отвод электролита  через инструмент;

      4. Свободный полив (или смачивание) детали или катода-инструмента;

      5. Использование в качестве электролита-носителя  пористой диэлектрической ленты,  смачиваемой электролитом.

      Свободный полив (смачивание) катода-инструмента  применяется при электрохимическом снятии заусенцев, а  лента - электролитоноситель при электрохимической маркировке печатным способом.

      При использовании электрохимической  обработки в серийном производстве в верхних зонах рабочей камеры при недостаточной ее вентиляции может накапливаться в больших  количествах водород. Возможность взрыва, возникающая в результате случайного искрения между катодом-инструментом и деталью, является в  этом случае реальной опасностью.

      В связи  с этим электрохимические  станки обязательно снабжены приточно-вытяжной вентиляцией, обеспечивающей  безопасную концентрацию водорода в рабочей камере.

      Обычно  станки снабжаются блокирующими устройствами, отключающими технологический ток в случае выхода из строя вентилятора.

      Для отвода газообразных продуктов электрохимических  реакций используются центробежные и осевые вентиляторы.

      Объем водорода или кислорода, выделяющегося  при нормальном давлении и температуре О°С в единицу времени определяется по формуле

V₀=heI [л/мин],

где e-электрохимический эквивалент, л/А-мин; для водорода e_H2=0,007 л/А-мин; для кислорода e_O2=0,0035 л/А мин;

h - выход по току: для водорода  h_H2=1; для кислорода h_O2=0,05. 

      Объем  водорода или кислорода при температуре  электролита Т⁰, выделившийся  за одну минуту

, (л/мин).

      Производительность  вентиляционной системы должны быть такой, чтобы содержание в воздухе не превышало 1,5-2 % и определялась следующим выражением

М=(50…60)hneI,

где n - количество одновременно работающих станков.

      Рабочие камеры электрохимических станков  содержат корпус, крышку с механизмом закрывания и блокирования, электрод-инструмент, приточно-вытяжную систему для эвакуации Н₂ с системой блокировки, систему освещения и токоподводов.