13.1. Анодно-абразивная обработка

Этот тип обработки основан на анодном растворении и механическом (абразивном) воздействии на обрабатываемое изделие. При этом на поверхность электрода-заготовки (ЭЗ) могут воздействовать: электрический ток, обеспечивающий анодное растворение; механическая сила, создаваемая частицами абразива, режущими или царапающими поверхность ЭЗ, тепловой поток, приводящий к тепловой эрозии поверхностных слоев ЭЗ.

Схема МЭП при анодно-абразивной обработке (ААО) показана на рис. 13.1, а, б. Электрод-инструмент, поверхность которого со скоростью v_и движется вдоль поверхности ЭЗ, подключен к отрицательному полюсу, а к положительному полюсу подключен ЭЗ. МЭП заполняется раствором электролита.

Рисунок 13.1. Схема межэлектродного промежутка при анодно-абразивной обработке: 1 – электрод-инструмент (ЭИ); 2 – источник постоянного тока; 3 – электрод-заготовка (ЭЗ); 4 – раствор электролита; 5 – межэлектродный промежуток (МЭП).

Приложенная к ЭИ извне сила G поджимает его к ЭЗ, но так, чтобы между обоими телами не было обширного контакта и их электропроводные поверхности оказались разделенными зазором a_min. При этом через МЭП проходит ток I, а расходуемая на обработку электрическая мощность Р=UI, где U - напряжение источника питания.

Внешняя сила G вызывает силу трения G_тр, которая приложена к поверхности ЭИ, движущегося со скоростью V_и. Таким образом, для обработки детали затрачивается также и механическая энергия A=V_иG_тр.

При ААО удаляются выступы 5 на ЭЗ (рис. 13.1, а). Во впадинах материал снимается менее интенсивно.

Снятое с поверхности ЭИ вещество может находиться в трех состояниях: химически связанном с составляющими электролита (как при ЭХО), в виде застывших капель металла (как при ЭЭО) и в виде металлических сколотых частиц. Каждое из состояний соответствует одному из уже упомянутых воздействий. Менять роль любого из воздействий можно подбором режима.

Интенсивное снятие металла с микровыступов обеспечивается подбором электрического и механического режимов, применением ЭИ, изготовленного из различных абразивных материалов, а также созданием рабочих сред различного состава.

Ускорить обработку микровыступов можно подбором таких режимов, при которых плотность тока на выступах больше, чем во впадинах.

Напряжение на столбе электролита для параллельного МЭП определяется по закону Ома:

, (13.1)

где j – плотность тока в МЭП, а – межэлектродное расстояние; σ_р – средняя электропроводность электролита.

Средняя кажущаяся плотность тока:

, (13.2)

где F_з – площадь обрабатываемой поверхности ЭЗ.

В процессе ААО либо частицы абразива вводят в электропроводный материал дискового ЭИ, либо в качестве электролита применяют раствор, содержащий абразивные частицы.

В первом случае (рис. 14.1, б) зерна абразива 2 выходят из электропроводной связки рабочей поверхности ЭИ 1, выполненного в виде диска. Они обеспечивают некоторый минимальный зазор между электропроводными поверхностями электродов, механически счищают микровыступы на поверхности ЭЗ, а также способствуют подаче в зону обработки свежего электролита. При таком способе ААО ведут при малом зазоре между электропроводными поверхностями анода и катода.

Во втором случае, когда частицы абразива подаются вместе с электролитом, электроды разносятся на большее расстоянии друг от друга. В результате движения абразивных частиц относительно ЭЗ пассивирующая пленка удаляется преимущественно с микровыступов на поверхности ЭЗ, вследствие чего металл в этих местах быстро растворяется и зазор между электродами увеличивается, что приводит к снижению плотности тока и падению производительности. Поэтому такой вид ААО применяется лишь для улучшения качества поверхности ЭЗ.