17

3.2. Опорный конспект

Введение

Дисциплина «Техническая физика» освещает современные методы обработки материалов, основанные на электрофизических, электрохимических, светолучевых и иных явлениях, исследуемых теоретической физикой.

Эти явления используются в практических целях для изготовления заготовок и деталей, как из обычных, так и из высокопрочных и труднообрабатываемых металлических и неметаллических материалов.

В ряде случаев методы технической физики являются не только наиболее эффективными и экономичными, но и единственно возможными.

Ктехнологическим особенностям и достоинствам методов обработки технической физики, по сравнению с традиционными, стоит отнести:

−обработку изделия практически без силового воздействия (для некоторых методов бесконтактность обработки);

−широкие технологические возможности обработки деталей сложной формы, получение заданной шероховатости и размеров;

−меньшую зависимость режимов обработки от физико-механических свойств обрабатываемых материалов;

−сравнительно простой и долговечный инструмент, а в ряде случаев его отсутствие;

−простую кинематику формообразования;

−возможность автоматизации технологических процессов.

Кнедостаткам методов технической физики можно отнести:

−сравнительно высокую энергоемкость технологических процессов;

−определенную громоздкость технологических установок, связанную с необходимостью использования специальных источников питания и оборудования для подготовки и подачи технологической среды;

−сложность эксплуатации, с учетом требований безопасности труда и пожароопасности.

18

Раздел 1. Основные понятия дисциплины

1.1.Классификация методов технической физики

Взависимости от преимущественного характера воздействия электрического тока (электромагнитного поля) методы технической физики можно разделить:

1)на электроэрозионную обработку (ЭЭО) (тепловое воздействие)

1.1.электроискровую обработку,

1.2.электроимпульсную обработку,

1.3.высокочастотную обработку,

1.4.электроконтактную обработку (ЭКО);

2)электрохимическую обработку (ЭХО) (химическое воздействие);

3)лучевую обработку (тепловое воздействие):

3.1.электронно-лучевую обработку (ЭЛО),

3.2.лазерную обработку (ЛО),

3.2.плазменную обработку (ПО);

4)магнитоабразивную обработку (МАО) (механическое воздействие магнитного поля);

5)ультразвуковую обработку (УЗК) (механическое воздействие поля);

6)импульсную обработку (ИО) (механическое воздействие поля):

6.1.электрогидроимпульсную обработку (ЭГИО),

6.2.магнитоимпульсную обработку (МИО);

7)комбинированные методы обработки.

Расширенная классификация методов приведена на рис. 1.1.

1.2. Технологические возможности и схемы обработки

Технологические возможности методов, использующих воздействие электрического тока, лучевого и лазерного излучения весьма широки.

Методами технической физики производится изменение формы, размеров, шероховатости и свойств заготовок под непосредственным технологическим воздействием электрической энергии в различных ее проявлениях. Возможно также сочетание различных методов технической

19

физики или их соединение с традиционными методами обработки резанием или давлением. Такие методы носят название комбинированных, причем и те,

идругие методы могут быть размерными (обеспечивающими заданную форму

иразмеры) и безразмерными (отделочными).

Сравнительные данные технологических возможностей методов технической физики приведены в табл. 1.

1.3.Схемы обработки физико-химическими методами

Внастоящее время применяют следующие технологические схемы электрофизической, электрохимической обработки:

1)объемное копирование и прошивание — формирование полостей и отверстий (рис. 1.2);

2)разрезание и вырезание — разделение заготовок на части, формирование замкнутого фасонного контура (рис. 1.3);

3)шлифование — сглаживание неровностей шероховатой поверхности, повышение точности, удаление дефектного слоя (рис. 1.4);

4)клеймение (маркирование, гравирование) — нанесение надписей, штрихов шкал.

Следует отметить, что теоретические аспекты рассматриваемых методов технической физики рассматриваются в курсах физики, химии и электротехники и в данном пособии приведены лишь кратко и описательно.

По непосредственной природе источника воздействия

Лучевые

По преимущественному фактору воздействия

Тепловые

По видам
Электронно-лучевая ЭЛО	Лазерная ЛО	Плазменная ПО	Токами высокой частоты (ТВЧ)

Электрические		Магнитные

Химические		Механические

Электроэрозионная ЭЭО		Электрохимическая ЭХО		Электрогидроимпульс ( ная ЭГИО)		Ультразвуковая УЗО		Магнитоабразивная МАО		Магнитоимпульсная МИО

Рис.1.1. Классификация электрохимических и электрофизических методов обработки

20

Сравнительные данные технологических возможностей методов технической физики

								Таблица 1
		Производитель-		Достижимая	Шерохова-	Удельная
Метод		ность (макси-		точность	тость	мощность,	Рабочая	Обрабаты-
обработки	Сущность метода	мальная)		обработки,	обработанной	Вт/см2	среда	ваемый
		мм/мин	кг/ч	мм	поверхности,			материал
					мкм
Электрохи-	Анодное	25000	—	0,08…0,15	Rа = 2,5 -1,25		Электро-
мическая	растворение					103 – 104	литы
(ЭХО)
Анодно-	Анодное	6000	—	0,05	Rz= 0,4			Токопро-
механичес-	растворение и							водящий	21
кая	абразивное резание
(АМО)
Электро-		25000	—	0,04…0,2	Rа = 1,25 – 2,5	104 – 106	Диэлек-
эрозионныйЭ	Электроэрозион-ное						трические
ЭО	разрушение						жидкости
Электро-		—	450	—	Rz = 20 – 160	103 – 104	Воздух,
контактная							вода
(ЭКО)
Плазмен-ная	Разрушение кон-	—	200…	0,1…0,5	Rz = 320	103 – 105	Газ,
(ПЗО)	центрированным		1000				жидкость
	тепловым потоком							Любой
Лазерная	Разрушение кон-		20…40	0,01…0,02	Rz = 20	106 – 108	Вода, газ,
(ЛО)	центрированным	—					вакуум
	световым потоком

Окончание табл. 1

Метод

Производитель-

Удельная

Рабочая

Сущность метода

ность (макси-

Достижимая

Шероховатость

мощ-

Обрабаты-

обра-ботки

мальная)

точность

обработанной

ность,

среда

ваемый

обработки,

поверхности,

Вт/см2

материал

Мм/мин

кг/ч

ми

мкм

Электрон-

Разрушение кон

Вакуум,

Токопро-

но лучевая

центрированным

25000

-2

…1

0,01…0,02

Rz = 20

10

6

– 10

8

(защитный

водящий

(ЭЛО)

потоком

3 10

газ)

электронов

Ультра-

Хрупкое абразив

Абразив

Твердые

звуковая

ное разрушение

20000

—

0,01…0,02

Rа = 2,5-1,25

103 – 104

ная

хрупкие;

22

(УЗО)

суспензия

твердые

сплавы

Магнито-

Механическое

102

Магнитно-

Ферро-

абразив-

абразивное резание

-

0,6

Исходная

Rz = 0,1-0,04

абразивные

магнитный

ная

(на 1 м2)

порошки,

и немаг-

(МАО)

СОЖ

нитный

Электро-

Формирование

гидро-

волн сжатия при

—

—

0,1…0,2

Исходная

106 – 108

Жидкость

Пластич-

импульс-

высоковольтном

ный

ная

электрическом

(ЭГИО)

разряде в

жидкости

23

а)

б)

в)

д)

е)

г)

Рис. 1.2. Схемы объемного копирования и прошивания: а – г – внутренних сложнопрофильных поверхностей; д – наружной комбинированной поверхности; е – отверстия; 1 – инструмент; 2 – заготовка

а)	б)	в	)

г)	д)

Рис. 1.3. Схемы разрезания (вырезания): а, д – с вертикальной подачей; б, в – с горизонтальной подачей; г – с подачами в двух направлениях;

1 – инструмент; 2 – заготовка

24

а)	б)	в	)

г)
	д)

Рис. 1.4. Схемы шлифования поверхностей:

а – внутренней цилиндрической; б – внутренней конической; в, г – внутренних фасонных; д – плоской; 1 – инструмент; 2 – заготовка