Курсовая работа по дисциплине «Технология машиностроения» Тема «Электроэрозионная и электрохимическая обработка»




Скачать 23.01 Kb.
НазваниеКурсовая работа по дисциплине «Технология машиностроения» Тема «Электроэрозионная и электрохимическая обработка»
страница1/3
Дата03.02.2016
Размер23.01 Kb.
ТипКурсовая
  1   2   3




УНИВЕРСИТЕТ


Факультет


Курсовая работа по дисциплине «Технология машиностроения»


Тема « Электроэрозионная и электрохимическая обработка»


Выполнил: Иванов И.О. группа №00000

Специальность:

«Экономика и управление на предприятии»


Проверил: Петров О.И.


Город

2006 год


Содержание


Введение

3

История развития электроэрозионной и электрохимической обработки

4

Разновидности электрофизических и электрохимических методов обработки

6

Электрофизические методы обработки

7

Электрохимические методы обработки

13

Технология электроэрозионной обработки

15

Сущность электроэрозионной обработки

15

Общая характеристика процесса электроэрозионной обработки

18

Типовые операции электроэрозионной обработки

18

Метод электрохимической обработки

20

Физико-химическая сущность метода электрохимической обработки

20

Технологические преимущества метода электрохимической обработки

21

Технологические схемы обработки

22

Заключение

26



Введение


Электрохимические и электрофизические технологии в настоящее время применяют на всех этапах изготовления деталей, начиная от получения заготовок и заканчивая их отделочной обработкой. Используя эти технологии, решают уникальные технологические задачи, обеспечивающие заданное удаление, перемещение или приращение (большого или малого) объема материала заготовки.


Широкое использование в машиностроении материалов с особыми физико-механическими характеристиками, обуславливающими их плохую обрабатываемость традиционными методами резания; создание деталей со сложными формами, повышенными требованиями к качеству поверхностного слоя и точности изготовления; необходимость снижения себестоимости обработки и повышения производительности труда – все это привело к появлению и распространению в производстве электрохимических и электрофизических методов обработки.


История развития электроэрозионной и

электрохимической обработки


В конце 18 века английским ученым Дж. Пристли было описано явление эрозии металлов под действием электрического тока. Было замечено, что при разрыве электрической цепи в месте разрыва возникает искра или более продолжительная электрическая дуга. Причем искра или дуга оказывает сильное разрушительное воздействие на контакты разрываемой цепи, называемое эрозией. Электрической эрозии подвержены контакты реле, выключателей, рубильников и других подобных устройств. Много исследований было посвящено устранению или хотя бы уменьшению такого разрушения контактов.


Датой рождения электроэрозионной обработки материалов (ЭЭО) считается 1943 год, от которого отсчитывается приоритет изобретения наших соотечественников Б.Р. Лазаренко и Н.И. Лазаренко. Поместив электроды в жидкий диэлектрик и размыкая электрическую цепь, ученые заметили, что жидкость мутнела уже после первых разрядов между контактами. Они установили, что это происходит из-за того, что в жидкости появляются мельчайшие металлические шарики, которые возникают вследствие электрической эрозии электродов. Ученые решили усилить эффект разрушения и попробовали применить электрические разряды для равномерного удаления металла. С этой целью они поместили электроды (инструмент и заготовку) в жидкий диэлектрик, который охлаждал расплавленные частицы металла и не позволял им оседать на противолежащий электрод. В качестве генератора импульсов использовалась батарея конденсаторов, заряжаемых от источника постоянного тока; время зарядки конденсаторов регулировали реостатом. Так появилась первая в мире электроэрозионная установка. Электрод-инструмент перемещали к заготовке. По мере их сближения возрастала напряженность поля в межэлектродном промежутке (МЭП). При достижении определенной напряженности поля на участке с минимальным расстоянием между поверхностями электродов, измеряемым по перпендикуляру к обрабатываемой поверхности и называемым минимальным межэлектродным зазором, возникал электрический разряд, под действием которого происходило разрушение участка заготовки. Продукты обработки попадали в диэлектрическую жидкость, где охлаждались, не достигая электрода-инструмента, и затем осаждались на дно ванны. Через некоторое время электрод-инструмент прошил пластину, причем контур отверстия точно соответствовал профилю инструмента. Так, явление, считавшееся вредным, было применено для размерной обработки материалов.


Изобретение электроэрозионной обработки (ЭЭО) имело выдающееся значение. К традиционным способам формообразования (резанию, литью, обработки давлением) прибавился совершенно новый, в котором непосредственно использовались электрические процессы.

Первоначально для осуществления электроэрозионной обработки применялись исключительно искровые разряды, создаваемые конденсатором в так называемом RC-генераторе. Поэтому новый процесс в то время называли электроискровой обработкой.


В 1948 году М.М. Писаревским на основе использования импульсов дугового разряда была предложена электроимпульсная обработка. Этот метод стал внедряться в промышленность в начале 50-х годов.

В последующие годы эволюция динамично продолжалась: 1967 год - разработка малоизнашиваемых электродов-инструментов, 1975 год - внедрение систем ЧПУ и адаптивного управления, 1979 год - использование планетарных головок и получение зеркальных поверхностей, 1987 год - достижение сверхмалого износа инструмента. Погрешность обработки деталей на электроэрозионных станках снизилась с ±30 до ±5 мкм, а ежегодный выпуск станков вырос в 8-10 раз.


Практическое использование электрохимических методов обработки началось с 30-х годов 19 века (гальваностегия и гальванопластика). Первый патент на электролитическое полирование был выдан в 1910 году Е.И. Шпитальскому.

Один из базовых способов электрохимической размерной обработки - "анодное растворение при высоких плотностях тока с удалением анодных продуктов потоком электролита" был предложен В.Н. Гусевым и Л.А. Рожковым в 1928 году. Работы, выполненные под руководством В.Н. Гусева (1904-1956 гг.), позволили установить основные закономерности управляемого съема материала при высокоскоростном анодном растворении металлов и сплавов, создать и внедрить в промышленное производство первые образцы соответствующего оборудования. В годы войны и, особенно в послевоенные годы электрохимическая обработка материалов стала получать все большее распространение на предприятиях оборонных отраслей промышленности. К середине шестидесятых годов в авиационной промышленности СССР работало уже около 300 единиц электрохимического оборудования, а в семидесятых годах на передовых предприятиях авиадвигателестроения функционировали уже специализированные цехи и участки, в каждом из которых насчитывалось по 30 - 50 единиц оборудования.


История развития электроэрозионного и электрохимического методов обработки материалов является не только яркой иллюстрацией завоевания мирового технологического пространства наукоемкими технологиями, но и подчеркивает государственную важность обладания такими технологиями и их дальнейшего развития.


Разновидности электрофизических и электрохимических методов обработки


Электрофизические и электрохимические методы обработки - это общее название методов обработки конструкционных материалов непосредственно электрическим током, электролизом и их сочетанием с механическим воздействием. В электрофизические и электрохимические методы обработки включают также методы ультразвуковые, плазменные и ряд других методов. С разработкой и внедрением в производство этих методов сделан принципиально новый шаг в технологии обработки материалов — электрическая энергия из вспомогательного средства при механической обработке (осуществление движения заготовки, инструмента) стала рабочим агентом. Всё более широкое использование электрофизических и электрохимических методов обработки в промышленности обусловлено их высокой производительностью, возможностью выполнять технологические операции, недоступные механическим методам обработки. Классификацию различных методов обработки можно увидеть на рис. 1.




Рисунок 1. Электрофизические и электрохимические методы обработки


Электрофизические методы обработки

Электроэрозионная обработка основана на вырывании частиц материала с поверхности импульсом электрического разряда. Если задано напряжение (расстояние) между электродами, погруженными в жидкий диэлектрик, то при их сближении (увеличении напряжения) происходит пробой диэлектрика — возникает электрический разряд, в канале которого образуется плазма с высокой температурой.

Так как длительность используемых в данном методе обработки электрических импульсов не превышает 10—2 сек, выделяющееся тепло не успевает распространиться в глубь материала и даже незначительной энергии оказывается достаточно, чтобы разогреть, расплавить и испарить небольшое количество вещества. Кроме того, давление, развиваемое частицами плазмы при ударе об электрод, способствует выбросу (эрозии) не только расплавленного, но и просто разогретого вещества. Поскольку электрический пробой, как правило, происходит по кратчайшему пути, то прежде всего разрушаются наиболее близко расположенные участки электродов. Таким образом, при приближении одного электрода заданной формы (инструмента) к другому (заготовке) поверхность последнего примет форму поверхности первого (рис. 2). Производительность процесса, качество получаемой поверхности в основном определяются параметрами электрических импульсов - их длительностью, частотой следования, энергией в импульсе. Электроэрозионный метод обработки объединил электроискровой и электроимпульсный методы.



Рисунок 2. Электроэрозионный метод обработки (схема)

Электроискровая обработка основана на использовании искрового разряда. При этом в канале разряда температура достигает 10000°С, развиваются значительные гидродинамические силы, но сами импульсы относительно короткие и, следовательно, содержат мало энергии, поэтому воздействие каждого импульса на поверхность материала невелико. Метод позволяет получить хорошую поверхность, но не обладает достаточной производительностью. Кроме того, при этом методе износ инструмента относительно велик и может достигать 100% от объёма снятого материала. Метод используется в основном при прецизионной обработке небольших деталей, мелких отверстий, вырезке контуров твердосплавных штампов проволочным электродом.

Электроимпульсная обработка основана на использовании импульсов дугового разряда. В отличие от искрового, дуговой разряд имеет температуру плазмы ниже (4000—5000°С), что позволяет увеличивать длительность импульсов, уменьшать промежутки между ними и таким образом вводить в зону обработки значительные мощности (несколько десятков квт), то есть увеличивать производительность обработки. Характерное для дугового разряда преимущественно разрушение катода приводит к тому, что износ инструмента (в этом случае он подключается к аноду) ниже, чем при электроискровой обработке, составляя 0,05—0,3% от объёма снятого материала. Иногда инструмент вообще не изнашивается. Более экономичный электроимпульсный метод используется в основном для черновой обработки и для трёхкоординатной обработки фасонных поверхностей. Оба метода - электроискровой и электроимпульсный - дополняют друг друга.

Электроэрозионные методы особенно эффективны при обработке твёрдых материалов и сложных фасонных изделий. При обработке твёрдых материалов механическими способами большое значение приобретает износ инструмента. Преимущество электроэрозионных методов, как и вообще всех электрофизических и электрохимических методы обработки, состоит в том, что для изготовления инструмента используются более дешёвые, легко обрабатываемые материалы. Часто при этом износ инструментов незначителен.

Например, при изготовлении некоторых типов штампов механическими способами более 50% технологической стоимости обработки составляет стоимость используемого инструмента. При обработке этих же штампов электроэрозионными методами стоимость инструмента не превышает 3,5%. Условно технологические приёмы электроэрозионной обработки можно разделить на прошивание и копирование. Прошиванием удаётся получать отверстия диаметром менее 0,3 мм, что невозможно сделать механическими методами. В этом случае инструментом служит тонкая проволочка. Этот приём на 20—70% сократил затраты на изготовление отверстий в фильерах, в том числе алмазных. Более того, электроэрозионные методы позволяют изготовлять спиральные отверстия. При копировании получила распространение обработка ленточным электродом (рис. 3). Лента, перематываясь с катушки на катушку, огибает копир, повторяющий форму зуба. На грубых режимах лента «прорезает» заготовку на требуемую глубину, после чего вращением заготовки щель расширяется на нужную ширину. Более распространена обработка проволочным электродом, то есть лента заменяется проволокой. Этим способом, например, можно получать из единого куска материала одновременно пуансон и матрицу штампа, причём их соответствие практически идеально. Возможности электроэрозионной обработки при изготовлении деталей сложной формы видны из рис. 4. Другие её разновидности: размерная обработка, упрочнение инструмента, получение порошков для порошковой металлургии и др.



Рисунок 3. Обработка пазов ленточным электродом (схема)



Рисунок 4а. Половина ковочного штампа

Рисунок 4б. Рабочее колесо газовой турбины, обработанное электроэрозионным методом

Первый в мире советский электроэрозионный станок был предназначен для удаления застрявшего в детали сломанного инструмента. С тех пор в нашей стране и за рубежом выпущено большое число разнообразных по назначению, производительности и конструкции электроэрозионных станков. По назначению различают станки универсальные, специализированные (например, рис. 5) и специальные, по требуемой точности обработки — общего назначения, повышенной точности, прецизионные. Общими для всех электроэрозионных станков узлами являются устройство для крепления и перемещения инструмента (заготовки), гидросистема, устройство для автоматического регулирования межэлектродного промежутка (между заготовкой и инструментом). Генераторы искровых или дуговых импульсов изготовляются, как правило, отдельно и могут работать с различными станками. Основные отличия устройств для перемещения инструмента (заготовки) в электроэрозионных станках от таковых в металлорежущих станках — отсутствие значительных силовых нагрузок и наличие электрической изоляции между электродами. Гидросистема состоит из ванны с рабочей жидкостью, гидронасоса для прокачивания жидкости через межэлектродный промежуток и фильтров для очистки жидкости, поступающей в насос, от продуктов эрозии.



Рисунок 5. Электроэрозионный станок

Электроимпульсный станок отличается от электроискрового практически только генератором импульсов. Советская промышленность выпускала генераторы различного назначения. Развитие техники полупроводниковых приборов позволило создать генераторы, обеспечивающие изменение параметров импульсов в широких пределах. Например, у советского генератора ШГИ-125-100 диапазон частот следования импульсов 0,1—100 кгц, длительность импульсов 3—9000 мксек, максимальная мощность 7,5 квт, номинальная сила тока 125 А. Диапазон рабочих напряжении, вырабатываемых для электроискровой обработки 60-200 в, а для электроимпульсной 20-60 в. Современные электроэрозионные станки — высокоавтоматизированные установки, зачастую работающие в полуавтоматическом и полностью автоматическом режиме.

Электромеханическая обработка объединяет методы, совмещающие одновременное механическое и электрическое воздействие на обрабатываемый материал в зоне обработки. К ним же относят методы, основанные на использовании некоторых физических явлений, например, гидравлический удар, ультразвук и др.

Электроконтактная обработка основана на введении в зону механической обработки электрической энергии — возбуждении мощной дуги переменного или постоянного тока (до 12 кА при напряжении до 50 в) между, например, диском, служащим для удаления материала из зоны обработки, и изделием (рис. 6). Применяется для обдирки литья, резки и других видов обработки, аналогичных по кинематике движений почти всем видам механической обработки. Преимущества метода — высокая производительность (до 106 мм3/мин)на грубых режимах, простота инструмента, работа при относительно небольших напряжениях, низкие удельные давления инструмента — 30—50 кН/м2 и, как следствие, возможность использования для обработки твёрдых материалов инструмента, изготовленного из относительно мягких материалов. Недостатки — большая шероховатость обработанной поверхности, тепловые воздействия на металл при жёстких режимах.



Рисунок 6. Электроконтактная обработка (схема)

Разновидностью электроконтактной обработки является электроабразивная обработка — обработка абразивным инструментом, в том числе алмазно-абразивным, изготовленным на основе проводящих материалов. Введение в зону обработки электрической энергии значительно сокращает износ инструмента.

Электроконтактные станки по кинематике не отличаются практически от соответствующих металлорежущих станков; имеют мощный источник тока.

Магнитоимпульсная обработка применяется для пластического деформирования металлов и сплавов, т.е. обжатие и раздача труб, формовка трубчатых и листовых заготовок, калибровка и т.п. и основана на непосредственном преобразовании энергии меняющегося с большой скоростью магнитного поля, возбуждаемого, например, при разряде батареи мощных конденсаторов на индуктор, в механическую работу при взаимодействии с проводником (заготовкой) (рис. 7). Преимущества метода — отсутствие движущихся и трущихся частей в установках, высокая надёжность и производительность, лёгкость управления и компактность, наличие лишь одного инструмента — матрицы или пуансона (роль другого выполняет поле) и др.: недостатки — относительно невысокий кпд, затруднительность обработки заготовок с отверстиями или пазами (мешающими протеканию тока) и большой толщины.



Рисунок 7. Магнитоимпульсная обработка (схема)

Электрогидравлическая обработка, главным образом штамповка основана на использовании энергии гидравлического удара при мощном электрическом (искровом) разряде в жидком диэлектрике (рис. 8). При этом необходимо вакуумирование полости между заготовкой и матрицей, поскольку из-за огромных скоростей движения заготовки к матрице воздух не успевает уйти из полости и препятствует плотному прилеганию заготовки к матрице. Метод прост, надёжен, но обладает небольшим кпд, требует высоких электрических напряжений и не всегда даёт воспроизводимые результаты.



Рисунок 8. Устройство для электрогидравлической штамповки (схема)

К электромеханической обработке относится также ультразвуковая обработка.

Лучевая обработка - обработка материалов электронным пучком и световыми лучами. Электроннолучевая обработка осуществляется потоком электронов высоких энергий - до 100 кэВ. Таким путём можно обрабатывать все известные материалы, современная электронная оптика позволяет концентрировать электронный пучок на весьма малой площади, создавать в зоне обработки огромные плотности мощности. Электроннолучевые станки могут выполнять резание, в том числе прошивание отверстий, и сварку с большой точностью. Основой электроннолучевого станка является электронная пушка. Станки имеют также устройства контроля режима обработки, перемещения заготовки, вакуумное оборудование. Из-за относительно высокой стоимости, малой производительности, технической сложности станки используются в основном для выполнения прецизионных работ в микроэлектронике, изготовления фильер с отверстиями малых диаметров (до 5 мкм), работ с особо чистыми материалами.

К электрофизическим методам обработки относится также плазменная обработка.

  1   2   3

Похожие:

Курсовая работа по дисциплине «Технология машиностроения» Тема «Электроэрозионная и электрохимическая обработка» iconВопросы к зачету по дисциплине «Электрофизическая и электрохимическая обработка материалов»
Какие технологические схемы электроэрозионной обработки применяются в промышленности?
Курсовая работа по дисциплине «Технология машиностроения» Тема «Электроэрозионная и электрохимическая обработка» iconСарапульский политехнический институт
В методических указаниях представлены рекомендации по выполнению и оформлению курсового проекта по дисциплине технология машиностроения...
Курсовая работа по дисциплине «Технология машиностроения» Тема «Электроэрозионная и электрохимическая обработка» iconИсследование формирования остаточного напряжения при шлифовании направление 150900 Технология машиностроения
Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Самарском Государственном Техническом...
Курсовая работа по дисциплине «Технология машиностроения» Тема «Электроэрозионная и электрохимическая обработка» iconМетодические указания для студентов по дисциплине сд. 03 «Технологическая оснастка» для специальности 151001. 51. Технология машиностроения (по отраслям)
«Технологическая оснастка» разработаны на основе Государственного образовательного стандарта (гос) по специальностям среднего профессионального...
Курсовая работа по дисциплине «Технология машиностроения» Тема «Электроэрозионная и электрохимическая обработка» iconВопросы к экзамену по «Технологии машиностроения»
«Технологии машиностроения» для студентов специальности 1-36 01 01 «Технология машиностроения» 5-го курса, заочное обучение, инженерного...
Курсовая работа по дисциплине «Технология машиностроения» Тема «Электроэрозионная и электрохимическая обработка» iconКурсовая работа, тема «Анализ ассортимента бытовых пылесосов»
Курсовая работа, тема «Анализ ассортимента бытовых пылесосов», 50 страниц, 300 руб
Курсовая работа по дисциплине «Технология машиностроения» Тема «Электроэрозионная и электрохимическая обработка» iconКурсовая работа по дисциплине: «Экономическая теория» Тема: «Этапы становления и развития платежной системы Республики Казахстан»
Оценка социально-экономической эффективности мероприятий по усовершенствованию платежной системы 34
Курсовая работа по дисциплине «Технология машиностроения» Тема «Электроэрозионная и электрохимическая обработка» iconХмелёв в. Н., Барсуков р. В., Цыганок с. Н. Ультразвуковая размерная обработка материалов: Научная
Монография предназначена для инженеров-технологов машиностроительных предприятий, проектно-конструкторских и технологических организаций....
Курсовая работа по дисциплине «Технология машиностроения» Тема «Электроэрозионная и электрохимическая обработка» iconРабочая программа по дисциплине: Металлорежущие станки направление: 151000 "Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств" для специальности: 151001 "Технология машиностроения" форма обучения: очная срок обучения: 5 лет
Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению 151000 "Конструкторско-технологическое...
Курсовая работа по дисциплине «Технология машиностроения» Тема «Электроэрозионная и электрохимическая обработка» iconПрограмма вступительного междисциплинарного экзамена в магистратуру для направления 151000 «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств»
«Технология автоматизированного машиностроения», «Автоматизированные системы технологической подготовки производства», «Технология...
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib2.znate.ru 2012
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница