6.7.3. Электроабразивный метод

Этот метод нашел наибольшее применение при изготовлении сопловых, рабочих лопаток турбин для двигателей, крупных лопаток для тепловых электростанций, при обработке цементированных зубчатых колес и шлицевых профилей.

На рис. 6.47 показаны лопатки газотурбинных двигателей из различных сплавов.

Таблица 6.27 Показатели электроэрозионнохимической обработки в сравнении с другими методами	Общая трудоемкость (мин) операции для деталей	в	5,5	10	5	1,2
		б	18,5	9,2 (многоэлектродная обработка)	8	2
		а	обработка невозможна	120 часов (при встречной прошивке)	40 часов	12 часов
	Шероховатость Ra, мкм для деталей	в	5-6	2,5-5	1,25-2,5	1,25-2,5
		б	5-6	2,5-5	0,63-1,25	1,25-2,5
		а	обработка невозможна	1,25-2,5	0,63-1,25	1,25-2,5
	Погрешность, мм для деталей на рис. 6.46	в	0,15	0,3	0,15	0,15-0,2
		б	0,1-0,15	0,15-0,3	0,1-0,15	0,1-0,2
		а	обработка невозможна	0,2-0,3	0,15-0,2	0,1-0,2
	Вид обработки		Механическая лезвийным инструментом	Электроискровая	ЭХО	Электроэрозионнохимическая

а) б)

в) г)

д) е)

Рис. 6.47. Лопатки газовых турбин и компрессоров

а – рабочая из жаропрочного сплава с бандажной полкой;

б – сопловая из титанового сплава; в – компрессора из алюминиевого сплава; г – турбины без бандажной полки из жаропрочного сплава; д – поворотная из конструкционной стали для соплового аппарата; е – из жаропрочного сплава с бандажным кольцом

Электроабразивным методом обрабатывались замковые (рис. 6.47, а, б, в, г, е), бандажные (а, б) поверхности, торцы (а, б, в, г, д), поверхность замка (е) для установки кольца. Вязкие жаропрочные сплавы (а, г, е) шлифовались при знакопеременных напряжениях, где обратная полуволна составляла около 10% от рабочей. Использовались металлоабразивные круги на медной и алюминиевой связках.

Титановые (рис. 6.47, б) и поворотные (д) лопатки шлифовались на прямой полярности, заготовки из дюраля (в) обрабатывались на обратной полярности.

Погрешность базовых поверхностей деталей, показанных на рис. 6.47, не более 0,02-0,05 мм, шероховатость R_a=0,32-0,64 мкм.

Результаты использования электроабразивной обработки приведены в табл. 6.28.

Таблица 6.28. Показатели применения электроабразивного шлифования (ЭАШ) для обработки базовых элементов лопаток тепловых двигателей

Лопатка на рис. 6.47	Погрешность (мм) при виде обработки		Трудоемкость (мин) при виде обработкимин.
	шлифование (Ш)	ЭАШ	Ш	ЭАШ
а	0,05	0,03	8-10	2-3
б	0,04	0,02	6-8	2-3
в	0,03	0,03	5-8	3-4
г	0,05	0,03	6-8	3-4
д	0,03	0,02	2-3	1-2
е	0,05	0,03	7-8	3-4

При обработке вязких материалов могут возникать прижоги поверхности, которые полностью устраняются при наложении тока обратной полярности.

Для получения точности, требуемой для лопаток при абразивном шлифовании, приходится периодически править рабочую поверхность круга, что вызывает его повышенный износ и требует увеличения машинного времени. Наложение тока позволяет снизить расход кругов в 10-15 раз без снижения точности профиля.

На рис. 6.48 показана турбинная лопатка длиной 1180 мм.

Рис. 6.48. Лопатка турбины тепловой электростанции

Лопатка на рис. 6.48 имеет малую жесткость и при обработке ее резанием утрачивает точное положение базовых поверхностей. При электроабразивном шлифовании силы резания в 2-3 раза ниже, чем при традиционной обработке, поэтому погрешность базовых элементов конструкции сохраняется в заданных пределах (0,03-0,05 мм).

В [35] рассмотрено электроабразивное шлифование закаленных и цементируемых зубчатых колес, где требуется получить точность профиля 0,003-0,004 мм, шлицевых соединений (погрешность профиля до 0,008-0,01 мм). При этом не допускаются местные прижоги. В случае применения ЭАШ за счет прямой полярности происходит повышенный съем материала вблизи кромок, что вызывает дополнительную погрешность профиля на 0,002-0,003 мм. Как показано в [131] такая погрешность устраняется за счет "выхаживания" кругом профиля без наложения тока или с током при напряжении 3-5 В.

В табл. 6.29 показаны результаты использования ЭАШ для обработки зубьев и эвольвентных шлиц.

Таблица 6.29. Применение ЭАШ для чистовой обработки

Название детали	Материал детали	Погрешность, мм	Ra, мкм	Износ круга, %	Трудоемкость (мин.) на деталь
Зубчатое колесо (m=2)	Сталь закаленная на 48-51 HRCЭ	0,004	0,16-0,32	Менее 0,1	10
Зубчатое колесо (m=3)	Сталь цементированная на глубину 1,2 мм	0,003	0,08-0,16	Около 0,1	12
Шлицевой вал с эвольвентным профилем	Сталь цементированная на глубину 0,9 мм	0,005	0,32-0,64	Не установлен	6

Наложение электрического поля [131], [127] позволяет обрабатывать твердые токопроводящие материалы, в частности металлокерамические сплавы. В случае использования для этих целей алмазных токопроводящих кругов удается при прямой полярности в 2-3 раза увеличить скорость съема припуска и в 2,5-4 раза снизить износ кругов. В [127] рекомендуется для алмазных кругов при комбинированном шлифовании применять концентрацию зерен около 100%, а обработку выполнять в рабочих средах с содержанием 5-9% Na₃РО₄ или Na₂НРО₄ с добавками 1,5-3% Na₂CO₃, уротропина и смачивателя.