При изготовлении деталей из труднообрабатываемых материалов резанием все большее место занимают электрические и химические методы обработки. Это объясняется особыми физико-механическими свойствами этих материалов, прежде всего высокими прочностью и твердостью, достигающими или даже превышающими эти показатели у современных инструментальных материалов, что делает невозможным в ряде случаев экономически эффективное применение обычного метода резания. Кроме того, электрические и химические методы позволяют изготовлять поверхности сложных форм, обеспечивают более высокие точность обработки и качество поверхности, что повышает эксплуатационные характеристики изготовляемых деталей.
В приборостроении особое значение имеют электронноионные методы обработки (элионика), т. е. применение электронных и ионных лучей для изготовления интегральных схем и полупроводниковых приборов. Электронография делает возможным получение структур субмикроскопических размеров.
Электрическими называют способы обработки, использующие электрическую энергию непосредственно для технологических целей путем подвода ее в зону обработки без промежуточного превращения в другие виды энергии. Преобразование электрической энергии в другой вид энергии (тепловую, химическую и др.) происходит непосредственно в обрабатываемом материале. В соответствии с этим электрические методы обработки разделяют на электротермические, использующие преимущественно тепловое действие электрического токаэлектрохимические, использующие его химическое действие, электроэрозионные, использующие эрозионное действие тока, электромеханические, использующие его механическое действие.
Электрохимическая обработка (ЭХО) осуществляется с помощью постоянного тока низкого напряжения в среде движущихся токопроводящих жидкостей — электролитов. Снятие материала удаляемого слоя происходит вследствие его анодного растворения, т. е. преобразования электрической энергии в энергию химических связей; в результате этого материал снимаемого слоя превращается в легко удаляемые из зоны обработки химические соединения.
Электроэрозионная обработка (ЭЭО) осуществляется посредством импульсного электрического газового разряда, вызывающего эрозионное разрушение материала снимаемого слоя.
Электромеханическая обработка (ЭМО) использует механическое действие электрического тока; так, электрогидравлическая обработка использует действие ударных волн, возникающих в результате импульсного пробоя жидкой среды, электромагнитное формование — импульсное формоизменение силами взаимодействия магнитного тока проводника с магнитным полем, индуцированным в заготовке.
Лучевые методы обработки (JIMO) основаны на использовании для съема материала воздействия сфокусированного луча с высокой плотностью энергии; удаление материала происходит путем испарения вследствие преобразования электрической энергии непосредственно в тепло.
Химическими называют способы обработки, использующие химическую энергию непосредственно Для технологических целей; в этом случае обработку детали, т. е. снятие определенного слоя металла, осуществляют в химически активной среде. Сюда относится, например, химическое фрезерование.
Комбинированные методы обработки резанием используют для снятия заданного слоя металла одновременное воздействие нескольких, различных по своей физической сущности явлений или совмещение различных способов подвода энергии. Примерами комбинированных методов обработки являются рассмотренные выше способы обработки, основанные на термомеханическом воздействии,— резание с подогревом заготовок; способы обработки, основанные на одновременном механическом и химическом воздействии на срезаемый слой, например механическая обработка с подачей в зону резания активных смазочно-охлаждающих жидкостей. Сюда же относятся рассматриваемая ниже электроконтактная обработка (ЭКО), которая осуществляется удалением материала срезаемого слоя в результате совмещения электротермического, электроэрозионного и механического воздействий. Другим примером является анодно-механическая обработка (АМО) — она использует электрохимическое, электроэрозионное и механическое воздействие на обрабатываемую заготовку. В настоящее время отрабатываются метод анодно-механической обработки труднообрабатываемых материалов с наложением вибраций низкой и ультразвуковой частот, метод вибрационного сверления с вводом постоянного тока в зону резания, электроэрозионная и электрохимическая обработка с ультразвуковыми колебаниями электрода.
При использовании Сокращенных обозначений, приведенных выше, следует наименование метода давать без черты наверху (например, анодно-механическая обработка — АМО), а используемый механизм воздействия на материал удельного слоя (ЭхЭэМ)—с чертой наверху. При определении механизма воздействия на первое место следует ставить тот механизм, который имеет больший удельный вес при снятии материала. Так, при обычном резании с вводом электрического тока решающее значение имеет механическое воздействие (МЭ), а при анодно-механической обработке — электрическое (ЭМ).
Классификацию процесса обработки деталей производят по двум основным признакам: схеме формообразования, характеризующейся видом обрабатываемой поверхности, кинематикой процесса и типом применяемого ийструмента. Основы кинематической теории формообразования приведены в работах Г. И. Грановского, Е. Г. Коновалова. В основе классификации схем формообразования лежит рассмотрение процесса возникновения поверхности во времени и пространстве — процесс генерации поверхности; он определяете» относительным движением заготовки и инструмента. Формообразующая часть инструмента может быть в виде точки, линии или поверхности; в результате его взаимодействия с заготовкой на ней образуется заданная для обработки поверхность.
Схема формообразования определяет наименование операции. Например, точение — это операция: 1) обеспечивающая получение наружных поверхностей тел вращения, 2) при вращательном движении заготовки и продольном, поперечном или комбинированном перемещении, 3) резца. Эти разновидности точения соответственно называются продольным, поперечным и фасонным точением. Сверление— это операция: 1) получения отверстий в сплошном металле 3) сверлом 2) осуществляемая при вращательном движении заготовки или инструмента и относительным продольным перемещением вдоль оси одного из них. Фрезерование — это операция:; 1) получения поверхностей различной формы 2) вращающейся 3) фрезой. Учитывая неопределенность первого признака, часто уточняют наименование этой операции, принимая плоское фрезерование (получение плоских поверхностей), роторное фрезерование (получение цилиндрических поверхностей), фасонное фрезерование (получение фасонных поверхностей); 2) физико-химическому механизму, играющему ведущую роль в процессе снятия материала срезаемого слоя. Основными его видами являются пластическая деформация с последующим вязким или хрупким разрушением, плавление, испарение, химическое; разрушение, анодное растворение, эрозионное разрушение. Следует различать тип подводимой в зону резания энергии (механическая, электрическая, химическая, тепловая, ядерная) и вид физико-химического механизма, обеспечивающего снятие материала. Так, механическая обработка характеризуется подводом в зону обработки механической энергии и механизмом снятия металла, определяемым пластической деформацией и разрушением материала по линии среза. Электроэрозионная обработка характеризуется подводом в зону обработки электрической энергии и эрозионным характером разрушения материала снимаемого слоя. Электрохимическая обработка характеризуется подводом в зону обработки также электрической энергии, однако механизм снятия материала электрохимический. Во всех процессах резания физический механизм снятия материала складывается из большого числа явлений, например, при резании наряду с пластической деформацией имеют место упругие деформации, химические процессы, электрические явления. Однако решающую роль играет один, реже, два, явления.
Схема формообразования изучает закономерности относительного движения определенного вида инструмента и заготовки без учета Действующих в зоне обработки сил, температур, активных сред. Для этого система СПИД принимается абсолютно жесткой, нетеплопроводной, не проводящей электрический ток, химически не активной.
С точки зрения процесса формообразования поверхности заготовки безразлично, каков метод обработки и вид физико-химического механизма съема материала; так, по схеме токарной обработки съем материала может производиться механическим, электрическим, термическим методами.
Из изложенного ясна обоснованность таких наименований способов обработки, как электрохимическое точение (снятие материала удаляемого слоя электрохимическим методом при токарной схеме формообразования), электроэрозионное прошивание (электроэрозионный механизм удаления материала при поступательном перемещении инструмента).
