7. Лабораторно-практическая работа №8

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ЭЛЕКТРОАБРАЗИВНОГО ШЛИФОВАНИЯ

Цель работы: спроектировать технологический процесс электроабразивного шлифования отверстия в стальной заготовке

7.1. Исходная информация

При создании новых образцов техники особое внимание уделяют надежности и долговечности. Достигается это применением высокопрочных материалов, способных сохранять свои физические свойства при знакопеременных нагрузках, температурах и действии агрессивных сред.

Однако, обрабатывая детали и узлы из высокопрочных ма­териалов традиционными методами, трудно обеспечить высо­кие производительность и качество обработанной поверхно­сти. Поэтому в настоящее время изыскиваются новые, более эффективные методы обработки высокопрочных материалов, основанные на использовании мощных источников энергии.

Проблему финишной обработки деталей из высокопрочных сплавов можно решить, применяя шлифование токопроводящими абразивными или алмазными кругами с наложением элект­рического поля - электроабразивным (электроалмазным) шли­фованием (ЭАШ). Электрическое поле ослабляет межмолеку­лярные связи в поверхностном слое обрабатываемого матери­ала, способствует протеканию электрохимических реакций, электроэрозионной регенерации режущей поверхности шлифо­вального круга, выделению газа в межэлектродном зазоре. Все это улучшает условия резания, снижает усилия и темпе­ратуру в зоне контакта шлифовального круга с обрабатывае­мой деталью, обеспечивает высокую производительность, ка­чество и эксплуатационные свойства обработанной поверхности. Благодаря этому шлифование о наложением электричес­кого доля можно применять как окончательную операцию при обработке высоконагруженных деталей из жаростойких, жаро­прочных сплавов, легированных сталей, магнитотвердых ма­териалов, при обработке инструментальных сталей и сплавов, нежестких конструкций, выполненных из сталей различной твердости.

7.2. Схема эаш

Принципиальная схема ЭАШ приведена на рисунке 7.1:

Рисунок 7.1 Принципиальная схема ЭАШ:

1-токопроводящий шлифовальный круг; 2- источник питания; 3- форсунка; 4- абразивное зерно; 5- электролит; 6 – деталь

7.3. Порядок проектирования технологического процесса эаш.

На основании данных чертежа и экспериментальных данных устанавливаются перечень основных выходных параметров и их управляющие факторы.

Из экспериментальных данных определяется

множество управляющих факторов (режимы обработки), которые обеспечивают значение выходных параметров в требуемом диапазоне.

Из множества определенных управляющих факторов выбираются те, которые обеспечивают максимальную производительность и минимальную себестоимость процесса.

К основным выходным параметрам при ЭАШ относят шероховатость обработанной поверхности, точность обработки, производительность.

Основные входные параметры при ЭАШ: тип необходимого оборудования, приспособления и инструмент, размеры детали, схему и режимы обработки, химический состав электролита.

Исходными данными для определения рабочих режимов являются ма­териал и геометрические размеры детали, припуск Z на об­работку, шероховатость R_a до и после шлифования, погрешность ' до и  после обработки.

Припуск, снимаемый за время прохода, находят из условия обеспечения бездефектного поверхностно­го слоя. Для предварительной обработки:

V_npZ_ni = 80…250 мм²/мин, (7.1)

где V_пр- продольная подача;

Z_ni- припуск, снимаемый за 1 проход при предварительной обработке.

Для окончательной обработки:

V_npZ_оi = 20…50 мм²/мин, (7.2)

где Z_оi - припуск, снимаемый за 1 проход при окончательной обработке.

Выбирая одно из стандартных значений продольной подачи, из формул (7.1, 7.2) находят величины припусков, снимаемых за 1 проход при предварительной и окончательной обработках. Общий припуск Z под ЭАШ устанавливают согласно таблице 7.1, а припуск на окончательную обработку Z_о - из требования

Z_о(2…3), (7.3)

где - допуск на обработку.

Таблица 7.1

Припуски на шлифование

Размеры, мм
Ширина детали	Длина детали
	До 100	100-300	300-500	500-700	700-1300	1300-2000
1	2	3	4	5	6	7
6-10	0,25	0,3	0,35	-	-	-
	0,3	0,35	0,4
10 –18	0,3	0,35	0,4	-	-	-
	0,35	0,4	0,45
18-30	0,35	0,4	0,45	-	-	-
	0,4	0,45	0,5
30-50	0,4	0,45	0,5	0,55	0,6	-
	0,4	0,45	0,5	0,55	0,6
50-80	0,45	0,5	0,55	0,6	0,65	0,7
	0,45	0,5	0,55	0,6	0,7	0,75
80-120	0,5	0,55	0,6	0,65	0,7	0,75
	0,6	0,65	0,7	0,75	0,8	0,85

Продолжение таблицы 7.1

1	2	3	4	5	6	7
120-180	0,6	0,6	0,65	0,7	0,75	0,8
	0,65	0,7	0,75	0,8	0,85	0,9
180-260	0,7	0,7	0,7	0,75	0,8	0,85
	0,8	0,8	0,85	0,85	0,9	0,95
260-300	0,8	0,8	0,8	0,85	0,9	0,95
	0,85	0,85	0,9	0,95	1,0	1,05
Примечание. В числителе указан припуск для незакаленных деталей, в знаменателе — для закаленных.

Число проходов i , необходимое для съема общего припуска

i = (-_о)/ _пi +_о /_оi +2, (7.4)

где 2 - число выхаживаний.

Окружная скорость круга (V_к) изменяется в пределах 20-30 м/с, откуда определяют частоту враще­ния инструмента:

n = V_к /2R, (7.5)

где R- радиус круга.

Используя данные рисунка 7.2,г, при известной глубине шли­фования t = _ni определяем диапазон скоростей продоль­ной подачи V_пр , обеспечивающих заданную шероховатость. Затем по данным, приведенным на рисунке 7.3, находят диапазон скоростей продольной подачи V_пр , соответствующих требо­ваниям точности. Из трех полученных диапазонов V_пр выби­раем V_пр = max, общее для всех рассматриваемых множеств. В этом случае получают требуемые точность, шероховатость, максимальную производительность и бездефектную поверхность.

Аналогично определяют и параметры U (напряжение на электродах), а₃ (высота выступания абразивных зерен над поверхностью связки), С_э (концентрация электролита), С_аз (концентрация абразивных зерен), зависимости для которых приведены на рисунке 7.2 и 7.3. Чтобы найти промежуточные значения, следует применить метод линейной интерполяции, полагая, что характер изменения зависимос­тей на разных режимах одинаков. В этом случае погрешности искомых величин не превысят 5-10%.

Зная высоту «а_з» выступания абразивных зерен над поверхностью связки, определяют их размер «а». Из соображений прочного крепления зерен в связке и получения низкой ше­роховатости обработанной поверхности размер а зерна дол­жен удовлетворять требованию

0,25 а_з  a  3 а_з. (7.6)

Время Т_м машинной обработки для В < В_к находят из условия

Т_М = (L+2l_B)i/V_np , (7.7)

а для В > B_K – по формуле

Т_м =(L + 2l_B)iB/V_прВ_к , (7.8)

где L- длина обрабатываемой поверхности; l_в- длина выхода инструмента, l_в=2…3 мм; В -. ширина обрабатываемой поверхности; В_к - ширина круга, как правило В_к=20 мм, ; В/В_К округляется до целого числа в сторону увеличения.

а) б)

а) 1 - U = 12 В, V_пр = 5 м/мин; 2 - U = 6 В, V_пр = 3 м/мин; 3- U = 14 В, V_пр = 3 м/мин; 4 - U = 12 В, V_пр = 3 м/мин; 5 - U = 12 В, V_пр = 1 м/мин;

б) 1 - V_пр =5 м/мин, t = 0,08 мм; 2 - V_пр = 5 м/мин, t = 0,04 мм;

3 - V_пр = 3 м/мин; t= 0,08 мм , 4 - V_пр = 3 м/мин, t = 0,04 мм;

5 - V_пр = 1 м/мин; t = 0,04 мм;

в) г)

д) е)

в) 1 - U = 12 В, t = 0,06 мм, V_пр = 5 м/мин; 2 - U = 14 В, t = 0,06 мм, V_пр = 3 м/мин; 3 - U = 12 В, t= 0,06 мм, V_пр = 3 м/мин;

г) а_з = 0,025 мм; U = 12 В; С_э = 25% NaCl ; C_a = 25%;

1 - t= 0,2 мм; 2 - t = 0,1 мм; 3 - t = 0,08 мм; 4 -t = 0,04 мм;

д) U= 12 В; V_пр = 3 м/мин; С_э = 25NaCl ; а_з, =0,025 мм;

1- t = 0,1 мм; 2 - t= 0,08 мм; 3 - t = 0,04 мм;

е) U= 12В; С_а = 25%; С_э = 25% NaCl;

1 - t = 0,06 мм, V_пр = 5 м/мин; 2 - t = 0,1 мм, V_пр =3 м/мин; 3 - t = 0,06 мм, V_пр = 3 м/мин; 3 - t = 0,06 мм, V_пр = 3 м/мин

Рисунок 7.2. Зависимость шероховатости обработки от технологических параметров

а) б)

в) г)

д) е)

1- t=0,04 мм/дв. ход; 2 - t = 0,075 мм/дв.ход; 3 -t = 0,1 мм/дв.ход

Рисунок 7.3. Точностные характеристики при ЭАШ

После расчета режимов ЭАШ и разработки технологического процесса оформляют технологическую документацию