2.1. Общая характеристика
К средствам технологического оснащения ЭХО относятся станок, непосредственно выполняющий технологическую операцию— обработку заготовок, источник питания (ИП) и вспомогательные устройства, предназначенные для очистки электролита от шлама, подачи его в рабочую зону станка, отсоса из рабочей зоны выделяемых при ЭХО газообразных продуктов, промывки деталей и сборочных единиц узлов станка. Источник питания и вспомогательные устройства могут обслуживать несколько станков. Некоторые типы станков комплектуют устройствами для подачи в рабочую зону сжатого воздуха или газа для интенсификации обработки.
Станки для ЭХО состоят из механизмов фиксации и крепления заготовок, механизма рабочей подачи электрода-инструмента на заготовку или, наоборот, последней на электродинструмент, электрических систем слежения за межэлектродным промежутком и систем подачи электролита и подвода к электродам электрического тока.
Источник питания и вспомогательные устройства чаще всего являются нормализованными узлами и могут выполняться в виде самостоятельных агрегатов или встраиваться в станок. Баки для электролита, теплообменник для его охлаждения или подогрева, источники питания и элементы автоматики, как правило, встраивают в станки, предназначенные для обработки мелких деталей приборостроения.
Станки для ЭХО подразделяют по назначению на универсальные и специализированные; по компоновке различают станки с вертикальным перемещением рабочих узлов (как правило, станки универсального назначения) и станки с горизонтальным перемещением рабочих узлов (как правило, специализированные станки). Станки с вертикальной компоновкой выполняют консольными (станина С-образной формы) и портальными (П-образная станина).
Станки универсального назначения выпускаются серийно нашей промышленностью; специализированные электрохимические станки создаются зачастую на производстве из имеющихся станков различного назначения (например, металлорежущих), прошедших модернизацию. Такая модернизация позволяет в короткие сроки и с минимальными затратами создавать специализированные электрохимические станки для выполнения одной или нескольких (однотипных) операций.
Станки универсального назначения имеют, как правило, линейное перемещение электродов в горизонтальном или вертикальном направлении; специализированные станки нередко выполняют с радиальным перемещением шарнирных электродов или электрододержателей по криволинейной траектории. Известны станки с перемещением заготовки в процессе обработки относительно неподвижных электродов-инструментов.
В табл. 2.1 приведены некоторые модели универсальных электрохимических станков, их основные характеристики и назначение. Кроме указанных в этой таблице станков универсального назначения созданы и успешно применяются в промышленности специализированные электрохимические станки для формообразования поверхностей турбинных лопаток, прошивания отверстий глубиной до 400 и диаметром до 22 мм (модель 4427); шлифова
Рис. 2.1. Структурная схема средств технологического оснащения ЭХО
Рис. 2.1. Структурная схема средств технологического оснащения ЭХО
ния профильных элементов деталей периферией токопроводящего графитового, металлического или алмазного круга (модель ЗЭ70БФ2 с ЧПУ), хонингования, суперфиниширования и доводки (модели 3820Э, 38229, 3871БЭ, 4462ФЗ, ЭЗ-101) и др.
Структурная схема типовой установки для ЭХО изображена на рис. 2.1. Станок 3 связан токопроводами 2 с источником питания 1, который преобразует переменный трехфазный ток в постоянный.
Агрегат 5 предназначен для подачи и очистки электролита; состоит он обычно из нескольких самостоятельных агрегатов, которые наряду с указанными функциями производят удаление шлама и регулирование рабочей температуры электролита. Кроме этих обязательных элементов оборудование для ЭХО включает систему 4, которая обеспечивает контроль, управление и регулирование параметров ЭХО.
На рис. 2.2 изображена схема размещения средств технологического оснащения для электрохимической обработки. Основную часть производственной площади занимают вспомогательные устройства, включающие бак 1 для электролита, систему 2 для контроля электропроводности, фильтр 3 очистки, насос 4 подачи электролита и блок 6 контроля его расхода и давления.
Станок 7 занимает относительно небольшую площадь и оснащен пультом 5 управления, источником питания 11, который соединен со станком токоподводами 10. Для поддержания необходимой рабочей температуры электролита к баку подсоединен теплообменник 12, к которому через трубопроводы 14 подводится горячая или холодная вода; через трубопровод 15 осуществляется сброс воды в канализацию или в систему водоснабжения. Прокачка электролита через теплообменник в бак 1 производится насосом 9. Центрифуга 16, предназначенная для очистки электролита, снабжена вспомогательным насосом 13 для откачки отфильтрованного электролита в бак 1 и трубопроводами 17, которые подают загрязненный электролит в центрифугу. По трубопроводу 18 производится разгрузка центрифуги от осажденного в ней шлама. Выделяющийся при ЭХО
водород отсасывается из рабочей зоны станка автономным вентилятором 8.
Большинство станков для ЭХО имеет вертикальное расположение подвижных элементов и жесткую литую или сварную станину С-образной формы. Такие станки удобны в эксплуатации и отличаются сравнительно небольшими габаритными размерами. Станки с П-образной станиной обладают большей жесткостью и обеспечивают формообразование заготовок с меньшими погрешностями. Станки ЭХО имеют, как правило, одну пиноль, предназначенную для крепления на ней электродаинструмента, электрододержателя или подэлектродной плиты; рабочий ход пиноли осуществляется в вертикальном направлении. Станки с двумя перемещающимися электродами-инструментами или с перемещающейся в процессе обработки заготовкой имеют наиболее часто горизонтальную компоновку подвижных элементов. В отдельных случаях станки для ЭХО выполняют по комбинированному принципу, сочетая указанные выше компоновки.
Органы управления обычно расположены на встроенном в станок пульте. У станков большой длины (более 5 м) кроме стационарного пульта предусматривают для удобства эксплуатации еще и переносный пульт, на котором дублируют необходимые приборы и кнопки управления. Переносный пульт соединен со станком и остальными агрегатами металлорукавом нужной длины.
Особенностью электрохимических станков является широкое применение в их конструкции коррозионно-стойких сталей и сплавов, защитных гальванических покрытий и обмазок, а также стойких к кислотам и щелочам неметаллических материалов (пластмассы, бетона и др.). Часто для изготовления таких станков используют титановые сплавы, которые наряду с высокой механической прочностью обладают коррозионной стойкостью к растворам неорганических солей. Наиболее ответственные детали станков изготовляют из дефицитных цветных сплавов, например, токоведущие детали — из бронзы. Высокими диэлектрическими свойствами и химической стойкостью обладают пластмассы, в частности стеклопластики, капролон и др. Их используют для изготовления баков и резервуаров для электролитов, трубопроводов, стенок рабочих камер, изоляционных прокладок и вставок, крыльчаток насосов и других деталей.
Современные электрохимические станки оснащены автоматическими системами регулирования таких параметров ЭХО, как температура и водородный показатель рН электролита, скорость рабочей подачи электрода-инструмента. В настоящее время в электрохимических станках используют системы числового программного управления параметрами ЭХО.
Приспособления для электрохимических станков обеспечивают не только правильное ориентирование заготовки относительно электрода-инструмента, но и подвод электрического тока к заготовке, а также подачу электролита в межэлектродный промежуток. Некоторые наиболее характерные конструкции таких приспособлений и электродов-инструментов рассмотрены ниже.