3625
.pdfФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»
В.П. Смоленцев А.И. Болдырев Е.В. Смоленцев О.Н. Кириллов
СРЕДСТВА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОСНАЩЕНИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ОБРАБОТКИ
Утверждено учебно-методическим советом университета в качестве учебного пособия
Воронеж 2017
УДК 621.9.047
Средства технологического оснащения и оборудование для электрических методов обработки: учеб. пособие / В.П. Смоленцев, А.И. Болдырев, Е.В. Смоленцев, О.Н. Кириллов. Воронеж: ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет», 2017. 215 с.
В пособии рассматриваются средства технологического оснащения и оборудование для электрических методов обработки. Материалы направлены на расширение технологических возможностей при производстве наукоемкой авиационной, космической и транспортной техники. Приведенные сведения будут полезны бакалаврам, магистрам, аспирантам и специалистам заводов при обосновании заказов для оснащения производств современным оборудованием, научным руководителям аспирантов и соискателей для определения тематики исследований по теме диссертации.
Издание соответствует требованиям Федерального государственного образовательного стандарта высшего образования по направлению 15.04.01 «Машиностроение» (направленность «Современные технологии производства в машиностроении»), дисциплинам «Средства технологического оснащения для нетрадиционных методов обработки», «Оборудование высокоэффективных технологий производств», «Высокоэффективные технологии в машиностроении».
Табл. 25. Ил. 109. Библиогр.: 16 назв.
Рецензенты: кафедра производства, ремонта и эксплуатации машин Воронежского государственного лесотехнического университета им. Г.Ф. Морозова (зав. кафедрой канд. техн. наук, доц. В.А. Иванников); д-р техн. наук, проф. А.В. Кузовкин
©Смоленцев В.П., Болдырев А.И., Смоленцев Е.В., Кириллов О.Н., 2017
©Оформление. ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет», 2017
2
ВВЕДЕНИЕ
В состав средств технологического оснащения входят: технологическое оборудование, приспособления, инструменты, средства для перемещения деталей, заготовок. В пособии рассматриваются: станки для электрических методов обработки (ЭМО), инструменты и узлы приспособлений, свойственных электрическим методам обработки, а также общие вопросы проектирования типовых приспособлений.
На базе этого материала можно обоснованно выбрать и (при необходимости) заказать оборудование, спроектировать все виды технологических станочных приспособлений, инструмента. При этом учитываются: возможность подвода рабочего воздействия к месту обработки (электрического тока, колебаний, луча энергии); защитные свойства материалов (диэлектрические характеристики, покрытия, пассивация и др.); при необходимости – конструкция токоподводов (сечения, обеспечение плотного контакта, компенсация износа контактных пар, устранение загрязнений и др.), траектория передачи электрического тока через зазор между электродами (исключение коротких замыканий (КЗ) через токопроводящие элементы оборудования и др.); обоснование мест подвода к приспособлению электрического тока; вид токоподводов (жесткие, гибкие, подвижные и др.); конструкции каналов для подвода рабочих сред в зону обработки; устройства для очистки сред; возможности придания заготовке постоянных (вращение и др.) и локальных перемещений в процессе обработки и при настройке без потери контактов в токоподводах.
Целью изучения и разработки приспособлений для электрических методов обработки является:
-снижение затрат на приобретение специального оборудования с учетом импорт замещения, что способствует развитию отечественного станкостроения;
-упрощение установки заготовки, настройки положения элек- трода-инструмента, сокращение трудоемкости операции;
-устранение коррозии и загрязнений рабочей среды продуктами коррозии (в случае применения агрессивных сред);
3
-обоснование применения наиболее дешевых материалов, обеспечивающих работоспособность инструмента, приспособлений и низкие затраты на изготовление;
-возможность изготовления деталей на модернизированном для нового назначения оборудовании, что расширяет технологические возможности станков;
-удаление оператора из зоны повышенной опасности (токсичные выделения, высокое напряжение, вибрации, концентрированная лучевая энергия и др.).
Инструментами для рассматриваемых технологических процессов служат электрод (электроискровой, электрохимический, комбинированные способы), вибрационная система (ультразвуковая обработка), луч энергии (лучевые методы).
Кособенностям таких инструментов относятся:
-упрощенная кинематика (отсутствие вращательного движения, ударных воздействий);
-облегчение изготовления (широкое применение пластичных материалов, оболочек, покрытий);
-снижение сил резания при проведении технологических операций;
-возможность восстановления и ремонта рабочей части;
-повышенный уровень универсальности за счет замены твердого носителя формы лучом (лучевые методы), смены рабочих элементов (электроэрозионное, электрохимическое маркирование), доработки (удаление или наращивание материала) рабочей части.
В работе обобщен опыт подготовки инженеров и техников по специальностям «Технология машиностроения», «Производство авиационных двигателей», «Инструментальные системы интегрированных машиностроительных производств» со специализацией по электрическим методам обработки.
Отзывы и пожелания по пособию авторы просят присылать по адресу 394026 Воронеж, Московский проспект 14, ВГТУ, кафедра ТМ.
4
1. СРЕДСТВА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОСНАЩЕНИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКОЙ
И ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
1.1. Комплектация оборудования
Станки для электроэрозионной (ЭЭО) и электрохимической (ЭХО) обработки имеют модульную структуру и комплектуются из типовых узлов. Эта структура включает следующие модули:
-механический, содержащий базовые элементы для установки и закрепления заготовки, электрода-инструмента (ЭИ); приводы перемещений электродов; регуляторы поддержания межэлектродных зазоров; блоки защиты от коротких замыканий, поражения током, удаления продуктов обработки и др.;
-электрический, в состав которого входят источники питания (ИП) оборудования технологическим током, энергообеспечение станков (приводов, насосов и др.);
-гидравлический – с насосами, ваннами, системами хранения и очистки рабочих сред, промывки деталей после обработки;
-блоки автоматизации, имеющие в составе устройства с ЧПУ, адаптивного управления процессом обработки и перемещения электродов, информационные устройства.
Из модулей можно:
-комплектовать станки различного назначения, включая оборудование для комбинированных методов обработки с наложением электрического поля;
-проектировать производственные участки с более полной загрузкой единых модулей, общей системой хранения и очистки рабочих сред, едиными средствами механизации вспомогательных работ, с применением многостаночного обслуживания.
Станки подразделяются по назначению, технологическим показателям, энергоемкости, типоразмерам обрабатываемых изделий, иногда по условиям безопасности эксплуатации.
5
В станках с малыми габаритами (портативные, переносные), как правило, все модули включаются в единый комплекс. К ним относятся ручные штемпели для электрохимического маркирования, переносные приборы для нанесения информации, установки для легирования небольших изделий. Более крупные станки для обработки деталей с большими габаритами обычно содержат отдельные модули, часть которых (источники питания, блоки автоматизации) располагают в непосредственной близости от механического модуля, а гидравлическая часть может быть вынесена в отдельные удаленные помещения.
1.2. Технологическое назначение и область преимущественного применения станков для электрофизических и электрохимических методов обработки
1.2.1. Станки для прошивки отверстий малого сечения
В табл. 1.1 приведены сведения о станках для прошивки отверстий малого сечения (диаметр до 3 мм) с большой глубиной (до 100 диаметров).
1.2.2. Оборудование для нанесения информации
При создании оборудования для маркирования металлических деталей с диэлектрическим покрытием следует учитывать:
-возможность использования имеющихся и выпускаемых промышленностью (желательно, серийно) установок для маркирования с непрофилированным стержневым электродоминструментом;
-наличие в имеющемся оборудовании управляющих устройств для перемещения (желательно, автоматизированного) стержневого электрода-инструмента;
6
Таблица 1.1 Электроэрозионные и электрохимические станки
для прошивки отверстий
№ |
Марка |
Область |
Технологические |
Примеча- |
||||
п/п |
станка, |
использова- |
показатели |
ние |
||||
|
страна, |
ния |
|
|
|
|
|
|
|
фирма |
D, |
H, |
, |
a, |
v, |
|
|
|
разра- |
мм |
мм |
мкм |
мкм |
мм/ |
|
|
|
ботчик |
|
|
δ |
R |
мин |
|
|
|
|
|
Электроэрозионные |
|
|
|
||
1 |
ЛКЗ- |
0,025 |
10 |
2-10 |
0,63 |
0,1 |
Имеется |
|
|
200, |
-0,1 |
|
|
|
(H до |
вибратор |
|
|
СССР |
|
|
|
|
5D) |
частотой |
|
|
(РФ) |
|
|
|
|
|
100 Гц |
|
2 |
ЛКЗ- |
0,15 |
8 |
12 |
0,63 |
0,5 |
Имеется |
|
|
34, |
-0,35 |
|
|
|
-2,0 |
вибратор |
|
|
СССР |
|
|
|
|
|
амплитудой |
|
|
(РФ) |
|
|
|
|
|
0,08-0,1 мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
частотой |
|
|
|
|
|
|
|
|
100 Гц |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
ЛКЗ- |
0,3 |
10 |
10 |
0,32 |
0,3 |
Полуавто- |
|
|
48, |
-3 |
|
|
|
-0,6 |
мат. |
Пред- |
|
СССР |
|
|
|
|
|
назначен |
|
|
(РФ) |
|
|
|
|
|
для |
обра- |
|
|
|
|
|
|
|
ботки |
ме- |
|
|
|
|
|
|
|
таллокера- |
|
|
|
|
|
|
|
|
мик |
|
4 |
ЛКЗ- |
0,15 |
10 |
10 |
0,63 |
0,5 |
Автомат |
|
|
62, |
|
|
|
|
-2,0 |
для |
изго- |
|
СССР |
|
|
|
|
|
товления |
|
|
(РФ) |
|
|
|
|
|
форсунок |
7
Продолжение табл. 1.1
5 |
ОЧЭП- |
0,02- |
15 |
2-10 |
0,32 |
0,2- |
Имеется |
|
||
|
20 |
0,2 |
|
|
|
2,0 |
вибратор |
|
||
|
Россия, |
|
|
|
|
|
с |
частотой |
||
|
ОК- |
|
|
|
|
|
100 Гц. |
|
||
|
БТИ, |
|
|
|
|
|
Вращение |
|
||
|
г. Бел- |
|
|
|
|
|
шпинделя - |
|||
|
город |
|
|
|
|
|
5000 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
об/мин. |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
Прокачка |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
рабочей |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
жидкости с |
|||
|
|
|
|
|
|
|
напором до |
|||
|
|
|
|
|
|
|
200 м. |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
Возможна |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
настройка |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
на электро- |
|||
|
|
|
|
|
|
|
эрозионно- |
|||
|
|
|
|
|
|
|
химиче- |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
скую |
обра- |
||
|
|
|
|
|
|
|
ботку. |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
Оснащен |
2 |
||
|
|
|
|
|
|
|
оптически- |
|||
|
|
|
|
|
|
|
ми |
|
голов- |
|
|
|
|
|
|
|
|
ками |
|
|
|
6 |
«Elerko |
0,2 |
50 |
20 |
1,6 |
0,5 |
Орбиталь- |
|
||
|
m-1 |
-1,0 |
|
|
-2,5 |
-10 |
ное |
враще- |
||
|
HM» |
|
|
|
|
|
ние |
инст- |
||
|
Элек- |
|
|
|
|
|
румента. |
|
||
|
трои- |
|
|
|
|
|
Глубина |
|
||
|
скровая |
|
|
|
|
|
измененно- |
|||
|
дрель с |
|
|
|
|
|
го |
слоя |
в |
|
|
ручным |
|
|
|
|
|
отверстии |
|
||
|
управ- |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
до 12 мкм |
|
|||
|
лением, |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
США |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
|
|
|
|
|
|
Продолжение табл. 1.1
7 |
США, |
0,05 |
100 |
2-10 |
0,32 |
0,05 |
Цикличе- |
|
|
«Kane |
-2,0 |
|
|
- |
-0,2 |
ская |
обра- |
|
Corpor |
|
|
|
0,63 |
|
ботка с вы- |
|
|
ation», |
|
|
|
|
|
водом |
ин- |
|
|
|
|
|
|
|
струмента с |
|
|
|
|
|
|
|
|
частотой |
|
|
|
|
|
|
|
|
0,1-1,0 Гц |
|
8 |
Швей- |
0,03 |
10 |
2 |
0,32 |
0,5 |
Имеется |
|
|
цария, |
-2,0 |
|
|
- |
|
вибратор |
|
|
«Agie» |
|
|
|
0,63 |
|
частотой |
|
|
|
|
|
|
|
|
120 Гц. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Вращение |
|
|
|
|
|
|
|
|
шпинделя |
|
|
|
|
|
|
|
|
до |
100 |
|
|
|
|
|
|
|
об/мин |
|
9 |
MG- |
0,015 |
3-5 |
1-2 |
0,16 |
0,5 |
Вращение |
|
|
ED 01, |
-0,3 |
|
|
- |
|
шпинделя - |
|
|
Япо- |
|
|
|
0,32 |
|
3400 |
|
|
ния, |
|
|
|
|
|
об/мин. |
|
|
«Matsu |
|
|
|
|
|
Имеется |
|
|
shita» |
|
|
|
|
|
микроскоп |
|
|
|
|
|
|
|
и |
блок |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
цифровой |
|
|
|
|
|
|
|
|
индексации |
|
|
|
|
|
|
|
|
перемеще- |
|
|
|
|
|
|
|
|
ний |
|
10 |
ED-06, |
0,03 |
5-10 |
2-5 |
0,32 |
0,3 |
Вращение |
|
|
Япо- |
-2,0 |
|
|
|
-0,5 |
шпинделя - |
|
|
ния, |
|
|
|
|
|
3400 |
|
|
«Matsu |
|
|
|
|
|
об/мин. |
|
|
shita» |
|
|
|
|
|
Имеется |
|
|
|
|
|
|
|
|
микроскоп |
|
|
|
|
|
|
|
|
и |
блок |
|
|
|
|
|
|
|
цифровой |
|
|
|
|
|
|
|
|
индексации |
|
|
|
|
|
|
|
|
перемеще- |
|
|
|
|
|
|
|
|
ний |
|
|
|
|
|
9 |
|
|
|
|
Продолжение табл. 1.1
11 |
KJCN, |
0,2 |
|
до |
0,02 |
1,25 |
5-10 |
Использу- |
|
|
Япо- |
-0,5 |
|
30 |
- |
-3,2 |
|
ется |
рабо- |
|
ния, |
|
|
|
0,05 |
(до |
|
чая |
жид- |
|
«Fine |
|
|
|
|
5) |
|
кость Vitol- |
|
|
Sodic» |
|
|
|
|
|
|
KS |
(Япо- |
|
|
|
|
|
|
|
|
ния). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Давление |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
подачи |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
жидкости |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
до |
100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
МПа. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Электрод- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
инструмент |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
– латунная |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
проволока |
|
|
|
|
Электрохимические |
|
|
|
|||
12 |
СЭХО- |
0,5 |
|
8-10 |
10 |
0,63 |
2,5 |
Оснащен |
|
|
901, |
-3,0 |
|
|
-15 |
|
-40 |
системой |
|
|
Россия |
|
|
|
|
|
|
адаптивно- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
го управле- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ния. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Имеет блок |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ЧПУ. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пригоден |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
для |
комби- |
|
|
|
|
|
|
|
|
нированной |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
электроэро- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
зионной |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
обработки |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и для элек- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
трохимиче- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ской |
обра- |
|
|
|
|
|
|
|
|
ботки с на- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ложением |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ультразву- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ковых |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
колебаний |
|
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|