Материал: Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Технологические процессы и оснащение нетрадиционных методов обработки». Гунин В.И., Смоленцев В.П

ГОУ ВПО «Воронежский государственный технический

университет»

Кафедра технологии машиностроения

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Технологические процессы и оснащение нетрадиционных методов обработки» для студентов специальности 151001 «Технология машиностроения» всех форм обучения

Воронеж 2010

Составители: канд. техн. наук В.И. Гунин,

д-р техн. наук В.П. Смоленцев

канд. техн. наук О.Н. Кириллов

УДК 621.9.047

Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Технологические процессы и оснащение нетрадиционных методов обработки» для студентов специальности 151001 «Технология машиностроения» всех форм обучения /ГОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет»; Сост. В.И. Гунин, В.П. Смоленцев, О.Н. Кириллов. Воронеж, 2010. 55 с.

В методических указаниях сформулированы цели и задачи лабораторного практикума, даны теоретические основы, необходимые при выполнении лабораторных работ, перечень необходимого оборудования и оснастки, порядок выполнения, необходимые рисунки, схемы и таблицы, а также перечень рекомендуемой литературы.

Издание соответствует требованиям Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению 151000 «Конструкторско-технологическое обеспечение автоматизированных машиностроительных производств», специальности 151001 «Технология машиностроения», дисциплине «Технологические процессы и оснащение нетрадиционных методов обработки».

Предназначены для студентов 5, 6 курсов.

Методические указания подготовлены на магнитном носителе в текстовом редакторе Microsoft Word 2003 и содержатся в файле ТП НМО.zip

Табл 20. Ил 11. Библиогр.: 6 назв.

Рецензент канд. техн. наук, доц. В.В. Долгушин

Ответственный за выпуск зав. кафедрой канд. техн. наук, проф. А.И. Болдырев

Издается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета

© ГОУ ВПО «Воронежский государственный

технический университет», 2010

ВВЕДЕНИЕ

Целью настоящих методических указаний является оказание помощи студентам при изучении дисциплины «Технологическое оснащение комбинированных методов обработки». В них представлены 4 лабораторных работы, охватывающие основные разделы изучаемой дисциплины. Каждое лабораторное занятие рассчитано на четыре академических часа и помогает студентам закрепить полученные теоретические знания по «Технологическому оснащению комбинированных методов обработки». В конце каждой работы приводятся вопросы, ответы на которые позволяют студентам лучше усвоить представленный материал, а также библиографический список рекомендуемой литературы.

Лабораторная работа № 1

"ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОСНАЩЕНИЕ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ НЕПРОФИЛИРОВАННЫМ ЭЛЕКТРОДОМ-ЩЕТКОЙ"

Целью занятия является изучение технологического оснащения и проведение местной зачистки заготовки электродом-щеткой для получения поверхности заданного качества и точности.

Методика проведения занятия.

1. Ознакомление с уровнем усвоения студентами материала к занятию - 10 мин.

2. Изучение методических указаний - 35 мин.

3. Изучение технологического оснащения, проведение необходимых измерений, взвешивание и выбор инструмента, среды и режимов обработки - 30 мин.

4. Обработка заготовки - 45 мин.

5. Контроль качества обработки - 10 мин.

6. Оформление отчета - 35 мин.

7. Сдача его преподавателю - 15 мин.

ВВЕДЕНИЕ

Впервые метод обработки электродом-щеткой был продемонстрирован в 1974 году на выставке в Германии. Метод заключается в комбинированном воздействии на обрабатываемую заготовку механической и электроэрозионной составляющих процесса и анодного растворения материала. Обработка электродом-щеткой имеет ряд существенных достоинств. Так, она значительно превосходит по производительности металлические щетки и дает возможность получить высокое качество обрабатываемой поверхности. Сама электрод-щетка проста конструктивно, легко изготавливается, универсальна, это позволяет обрабатывать широкую номенклатуру изделий без смены инструмента и без доработки оснастки. Применение метода обработки электродом-щеткой позволяет механизировать ручные слесарно-зачистные операции и увеличить их производительность в 1,5-2 раза; ликвидировать и устранить абразивную и металлическую пыль при зачистке; уменьшить усилия прижима при выполнении зачистных операций, в результате устранить вибрацию применяемого инструмента и как следствие, ликвидировать заболевания слесарей виброболезнью; получить технико-экономический эффект за счет увеличения производительности труда, улучшения его социально-гигиенических условий, механизации отдельных операций, а также снизить утомляемость работающих, экономить абразивные ленты и шарошки применяемые ранее.

1.1. Оборудование, приборы и схема обработки

1. Модернизированный плоскошлифовальный станок 3Г71.

2. Профилограф-профилометр модели 252 и эталонные образцы.

3. Заготовки из сталей: Ст 20, 12Х18Н10Т, чугуна СЧ20, титана ОТ4.

4. Набор металлических щеток.

5. Микрокалькулятор.

6. Штангенциркуль.

7. Весы лабораторные ВЛА-200-М, класс точности 0,5.

Обработка заготовок комбинированным методом электродом-щеткой осуществлялось на установке изготовленной на базе плоскошлифовального станка 3Г71, общий вид которой представлен на рис.1.1.

Технические данные установки:

Рекомендуется подойти к установке и изучить ее устройство.

Установка включает в себя: модернизированный под обработку с наложением тока плоскошлифовальный станок 3Г71, источник питания ИПТУ-1600/20, пульт управления, емкость для электролита, насосную станцию типа ПА-45.

Схема установки детали и инструмента приведена на рис.1.2. Процесс обработки осуществляется при подаче заготовки, закрепленной на столе станка, со скоростью V_c к электроду-щетке, которая вращается с угловой скоростью.

На стол станка 1 крепятся диэлектрическая 2 и рабочая 3 плиты. На рабочей плите устанавливается деталь 4. Инструмент-щетка 5 вращается с угловой скоростью, через сопло 6 в зону обработки подается рабочая жидкость 7. На плите с помощью болта 8 и гайки 9 крепится токоподвод 10.

На рис. 1.3 показана схема крепления электрода-щетки и токоподвода к инструменту. На шпиндель 1 (шпиндель изолирован от станка) надевается оправка 2, на которую крепится электрод-щетка 3, c другой стороны на шпиндель устанавливается медная втулка 4, к ней прижимают графитовые щетки 5, и все это крепится на листе 6 из диэлектрического материала.

Требования к источникам питания, используемым при обработке электродом-щеткой, аналогичны требованиям к источникам, применяемым для электрохимической размерной обработки. В качестве источников питания при комбинированной обработке могут быть использованы следующие марки: ИПТУ 1600/20, ВАК - 630/12, ТВР - 1 - 3150/24 и т.д.

1.2. Применяемый инструмент

При выборе материала щеток следует учитывать следующее:

1. Щетка должна быть изготовлена из электропроводящего материала;

2. Поверхность электрода-щетки при работе в рабочей среде не должна сильно окисляться;

3. При выборе проволоки учитывается её способность испытывать значительные упругие деформация без разрушения;

4. Материал должен быть недефицитен и хорошо обрабатываться;

5. Электрод-щетка не должна иметь большого износа.

С учетом требований к ним, материалы, применяемые для изготовления электрода-щетки, приведены в табл. 1.1.

Конструкции щеток весьма разнообразны, основные типы представлены в табл. 1.2. Но наиболее широкое распространение получили дисковые щетки. Такие конструкции инструментов технологичны, просты в изготовлении, обладают большими технологическими возможностями, идентичными условиями работы.

При проведении исследований применяли щетки различных конструкций. Для обработки кронштейнов, корпусов, решёток и т.д. целесообразно применять дисковые щетки, которые могут быть сплошными и секционными. Сплошные дисковые щетки изготовляли из радиально расположенных стальных проволочек диаметром 0,2 - 0,6 мм, и длиной 45 - 100 мм и использовали их для доводочных операций зачистки заусенцев. Проволока для дисковой щетки выбиралась из нержавеющей стали, плотность набивки проволочек составила 0,2 - 0,7. Секционные дисковые щетки изготовляли из радиально расположенных пучков проволоки с диаметром проволочки 0,1 - 0,6 мм и длиной пучка от 20 до 100 мм. Марка проволоки 12Х18Н10Т и Ст45, плотность набивки пучка 0,2 - 0,25, шаг между пучками 8 мм. Для обработки внутренних поверхностей деталей использовалась дисковая секционная щетка (табл. 1.2) диаметром 55 мм, изготовленная из латуни Л80 и состоящая из 8 пучков с диаметром проволочек 0,10 - 0,15мм. В случае, если требовалось обрабатывать внутренние поверхности

Рис. 1.1. Установка для комбинированной обработки

1 – электродвигатель; 2 – защитный кожух; 3 – электрод-щётка; 4 – заготовка; 5 – стол станка; 6 – пульт управления; 7 – станина; 8 – ванна для рабочей жидкости; 9 – помпа; 10 – источник питания

внутренние поверхности малого диаметра, когда ограничены размеры используемого инструмента, использовались щетки-кисточки. В частности, щетки-кисточки применялись для обработки внутренних каналов эжекторов, деталей гидро-пневмосистем и т.д. Щетки-кисточки изготовлялись из меди Ml, латуни Л80, стали I2ХI8HI0T с диаметром проволочек от 0,11 до 0,42 мм, длине рабочей части до 20 мм. В зависимости от геометрии обрабатываемой поверхности, щетки могут быть также чашечными и комбинированными.

1.3. Выбор рабочих сред

Технологические показатели обработки зависят от выбора рабочей среды. При выборе рабочей среды учитывалось следующее: на механическую составляющую состав рабочей среды влияет как смазочноохлаждающая жидкость (СОЖ) и в работе не рассматривается. Поэтому состав смеси подбирается с учетом особенностей электрохимической и электроэрозионной составляющих процесса.

К электролитам, применяемым для электрохимической обработки, предъявляются следующие требования:

- электролиты должны обеспечивать прохождение электрического тока между электродами;

- удалять продукты растворения из межэлектродного промежутка;

- при использовании электролита не должно быть побочных реакций, снижающих выход по току;

- электролит должен обладать высокими локализующими свойствами;

- в составе электролита не должно быть вредных для здоровья человека компонентов;

- электролит должен быть недефицитным, дешевым, по возможности универсальным.

К рабочим смесям, использующимся для электроэрозионной обработки, предъявляются такие требования:

- обеспечение высоких технологических показателей обработки;

- низкая коррозионная активность по отношению к обрабатываемой заготовке и электродам;

- высокие диэлектрические свойства;

- высокая температура вспышки и низкая испаряемость;

- хорошая фильтрация, отсутствие в своем составе вредных для здоровья человека компонентов и запаха;

- смеси должны быть дешевыми и недефицитными.

Рабочие среды, используемые для комбинированной обработки электродом-щеткой должны удовлетворять перечисленным свойствам. Однако имеются требования, которые совместить трудно - для ЭХО нужна токопроводящая рабочая среда, для ЭЭО - диэлектрическая среда. Для того, чтобы проходила комбинированная обработка, необходимо, чтобы рабочая среда обладала свойствами электролита. Для этой цели могут быть применены: 15-20% растворы Na₂CO₃ с 15% добавками масла "Индустриальное 20". В случае, когда имеется возможность механической депассивации поверхности, рабочие среды могут лишь частично удовлетворять перечисленным требованиям, при этом за счет механического воздействия удается снизить требования по локализующей способности и удельной электропроводности. Это открывает возможность применить в качестве рабочей среды электропроводящую станочную эмульсию, в частности Укринол с добавками или без них.

Применение эмульсий позволяет использовать имеющиеся на оборудовании системы подачи рабочих сред, сократить расходы на модернизацию металлорежущих станков, использовать известные результаты исследований влияния эмульсий на здоровье человека и окружающую среду. Исходя из этих условий для обработки электродом-щеткой была выбрана рабочая среда, в состав которой входят Укринол и вода.

Таблица 1.1

Материалы для изготовления электрода-щетки