5. Особенности расчета инструмента

для лучевой обработки

Лучевые методы включают следующие виды обработки:

– электронным лучом;

– ионным лучом (плазма);

– световым лучом (лазер).

Для обработки электронным лучом используют режимы, обеспечивающие протекание устойчивого процесса формообразования, которое происходит при напряжении 25-100 кВ. При этом сила тока составляет (50-500) 10^-3 А, диаметр пятна контакта от 1 мм до нескольких микрон, плотность энергии 7-100 кВт/мм². Нагрев материала в месте фокусировки достигает 2000 К.

При разделении материалов ионным лучом применяют напряжение 100-400 В, силу тока 250-600 А, плотность теплового потока до 10⁶ Вт/см².

В случае плазменно-механической обработки (ПМО) резанием с предшествующим нагревом заготовки применяются электрические режимы, формирующие луч:

– при точении: напряжение 150-280 В; сила тока 250-400 А;

– при шлифовании: напряжение 180-290 В; сила тока 250-260 А.

ПМО нашла использование при формообразовании крупногабаритных деталей, особенно из труднообрабатываемых сплавов.

Широкое применение в промышленности получил лазер. Обработка световым лучом позволяет разделять любые материалы, выполнять отверстия малого диаметра, производить термообработку, сварку материалов и другие операции.

Современные лазеры имеют [4] следующие параметры:

– энергия импульса, Дж – 0,1-1000;

– длительность импульса, с (*10^-4) - 1÷10^-5;

– плотность мощности излучения, Вт/см² – до 10¹⁶;

– частота импульсов, кГц – 0,1-1000;

– пиковая мощность (при непрерывном излучении), кВт – до 200.

Режимы получения отверстий диаметром менее 0,5 мм и глубиной до 5 мм с соотношением глубины к диаметру до 50 приведены в табл. 5.1.

Таблица 5.1.

Режимы лазерной прошивки отверстий

Обрабатываемый материал	Энергия импульса, Дж	Длительность импульса, с (×10-4)	Плотность мощности излучения, Вт/см2	Количество импульсов на 1 мм глубины
Сталь конструкционная	13-21	0,1-0,15		3-7
Сталь нержавеющая	10-20	0,1-0,15		2-4
Твердые сплавы	20-25	0,1-0,2		6-8
Алюминиевые сплавы	20-25	0,05		3-6
Тантал	0,15-0,2	5-6		18-20
Керамика	1,4-1,6	5-10	(4-5)106	1-40
Феррит	0,2-0,3	10-12		3-5
Рубин	0,1	0,05-0,1		35-40
Ситалл	0,3	1	5*107	3-5
Алмаз	0,1-1,0	15-20		35-40

В табл. 5.2 приведены режимы разделения материалов импульсным лазерным излучением.

Таблица 5.2.

Режимы разделения материалов

Обрабатываемый материал	Мощность лазерного луча, кВт	Скорость перемещения луча, м/мин		Примечание
Разрезание (толщина до 5 мм)
Стали	0,9–2,0	0,5–5	процесс непрерывный
Алюминиевые сплавы	0,9–12	0,2–6	процесс непрерывный
Титановые сплавы	0,9–2,0	1,4–3,8	процесс непрерывный
Стекло	0,25	0,1	процесс протекает на воздухе
Бумага	0,4–0,5	600–650	процесс протекает на воздухе
Дерево	0,2–1,0	0,1–2,0	процесс протекает в азоте
Керамика	0,23	1,5	процесс протекает в азоте
Ткань синтетическая	0,25	2–3	процесс протекает на воздухе
Термоскалывание [3]
Стекло	(10 – 15)10-3	–	отставание трещины 1–5 мм
Ситалл	(30)10-3	0,1–0,5	–
Керамика	(100)10-3	3–3,1	–
Скрайбирование (резка и контурная обработка кромок)
Стекло	(10-40)10-3	1,8–2,0	Частоты следования импульсов 350 Гц
Керамика	(50-250)10-3	5–6
Феррит	2,5*10-3	1,2–1,5

Кроме указанных в таблицах 5.1 и 5.2 параметров для формирования лазерного луча требуется точная автоматическая фокусировка, погрешность которой по [4] должна быть не более 0,1–0,2 мм.

Вопросы для самопроверки

1. Что понимают под инструментом для лучевой обработки?

2. Какие виды лучевой обработки Вам известны?

3. Какие режимы электроннолучевой обработки требуются для формирования луча?

4. Какие режимы требуются для плазменной обработки?

5. Где используется в машиностроении плазменная обработка?

6. Где применяется лазерная обработка?

7. Какие параметры требуются для настройки лазерного луча?

8. Для каких деталей применяют лазерную обработку (проводники, диэлектрики)?

9. Режимы лазерной прошивки отверстий.

10. Режимы разрезания материалов.

11. Режимы скалывания материалов.

12. Режимы скрайбирования. Что такое скрайбирование?

13. Как и с какой точностью выполняется фокусировка лазерного луча?

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данном учебном пособии рассмотрены вопросы проектирования технологических процессов и оснащения нетрадиционных методов обработки. Эти методы широко применяются при изготовлении высокоточных деталей из труднообрабатываемых материалов, часто используются при создании высокотехнологичной и наукоемкой продукции. Они включают в себя электроэрозионную, размерную электрохимическую, ультразвуковую, лучевую и комбинированную обработки.

Последовательность изложения материала соответствует методике работы конструкторов и технологов на современных производствах. Приведенные примеры помогают учащимся усваивать новые знания при изучении дисциплины «Технологические процессы и оснащение нетрадиционных методов обработки».

Данная работа существенно восполнит имеющиеся пробелы в учебной литературе по вопросам проектирования технологического оснащения нетрадиционных методов обработки. Она важна студентам, обучающимся по направлению 151000 «Конструкторско-технологическое обеспечение автоматизированных машиностроительных производств», специальности 151001 «Технология машиностроения», а также аспирантам, преподавателям и инженерно-техническим работникам.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Корсаков В.С. Основы проектирования приспособлений. М: Машиностроение, 1983. 277 с.

2. Машиностроение. Энциклопедия // Под ред. А.Г. Суслова. Том III. – 3, М: Машиностроение, 2000. 840 с.

3. Кузнецов Ю.И. Конструкция приспособлений для станков с ЧПУ. М.: Высш. шк., 1988. 304 с.

4. Станочные приспособления. Справочник / Под ред. Б.Н. Вердашкина, А.А. Шатилова. М: Машиностроение, 1984, Т.2; 1.

5. Справочник технолога-машиностроителя / Под ред. А.Г. Суслова и др. М: Машиностроение, 2001. 994 с.

6. Справочник по электрохимическим и электрофизическим методам обработки / Под ред. В.А. Волосатова. Ленинград: Машиностроение, 1988. 719 с.

7. Электрофизические и электрохимические методы обработки материалов. В 2 тт. / Под ред. В.П. Смоленцева. М: Высшая школа, 1983.

8. Электроэрозионная и электрохимическая обработка. Ч.1. / Под ред. А.Л. Лившица, А. Роша М.: ЭНИМС, 1980. 224 с.

9. Смоленцев В.П., Смоленцев Г.П., Садыков З.Б. Электрохимическое маркирование деталей. М: Машиностроение, 1983. 72 с.

10. Галиева Р.И., Зарипов Р.А. Особенности проектирования приспособлений и инструментов для методов электротехнологии. Уфа: УАИ, 1988. 52 с.

11. Смоленцев Е.В. Проектирование электрических и комбинированных методов обработки. М: Машиностроение, 2005. 510 с.

12. Приспособления для электрофизической обработки / Под ред. В.В. Любимова. М: Машиностроение, 1988, 176 с.

13. Марков А.И. Ультразвуковая обработка материалов. М: Машиностроение, 1980. 237 с.

14. Коваленко В.С. Лазерная технология. Киев: Выша школа, 1989. 280 с.

Оглавление

	Введение………………………………………………...	3
1.	Общие вопросы разработки станочных приспособлений……………………………………………………….	5
	1.1. Виды приспособлений…………………………….	5
	1.2. Экономическое обоснование выбора приспособлений…………………………………………………….	7
	1.3. Отработка технологичности конструкции приспособлений…………………………………………….	9
	1.4. Обеспечение эксплуатационных качеств приспособлений………………………………………………...	9
	1.5. Методика проектирования приспособлений…….	9
	1.6. Типизация элементов станочных приспособлений……………………………………………………….	12
	1.7. Примеры расчета точности установки деталей в приспособление………………………………………...	25
	Вопросы для самоконтроля……………………………	28
2.	Технологическая оснастка для электроэрозионной обработки………………………………………………	30
	2.1. Станочные приспособления………………………	30
	2.2. Электроды-инструменты …………………………	53
	Вопросы для самоконтроля……………………………	79
3.	Оснастка для электрохимической размерной и комбинированной обработки………………………………	81
	3.1. Станочные приспособления………………………	81
	3.2. Проектирование электродов-инструментов и электрододержателей…………………………………..	91
	3.3. Конструкции типовых приспособлений…………	118
	Вопросы для самоконтроля……………………………	127
4.	Технологическая оснастка для ультразвуковой размерной обработки ……………………………………...	129
	4.1. Дополнительный инструмент……………………..	129
	4.2. Рабочие среды……………………………………...	132
	4.3. Конструкция инструментов для металлорежущих станков……………………………………………..	135
	Вопросы для самоконтроля……………………………	136
5.	Особенности расчета инструмента для лучевой обработки ……………………………………………………	137
	Вопросы для самоконтроля……………………………	140

Заключение…………………………………………………...141

Библиографический список…………………………………..142

151