Термоэлектродвижущая сила, возникающая в зоне резания при неблагоприятных условиях обработки, приводит к интенсификации износа инструмента и снижению повышенной шероховатости поверхности.
Снижение отрицательного воздействия т. э. д. с. возможно двумя методами:
Разрыв электрической цепи СПИД позволяет увеличить стойкость инструмента путем ликвидации специфических причин интенсификации износа. К ним относятся обусловленные действующей т. э. д. с. адгезионное схватывание, электроэрозионный и электродиффузионный износ. Поэтому ликвидация т. э. д. с. путем крепления сверл в изолированной втулке позволило при сверлении отверстий диаметром 4 мм в стали Х18Н9Т увеличить стойкость быстрорежущих сверл в 3,6 раза, а отверстий диаметром Юн18 мм—в 2,0 раза. Токарная обработка с разрывом электроцепи позволила увеличить стойкость резцов в 2,2 раза; протягивание этим методом повысило стойкость инструмента на 40—70%.
Исследования, выполненные в МВТУ В. М. Ильиным, показали, что разрыв цепи т. э. д. с. путем применения разверток с пластмассовым покрытием хвостовика показало, что оно приводит к возрастанию стойкости твердосплавных разверток в среднем в 2 раза. Твердосплавные развертки изготовлялись методом прямого прессования диаметром 10,2 мм из сплава ВК8.
Введение электрического тока в зону резания является эффективным средством улучшения обрабатываемости высокопрочных и твердых сталей. При обработке этих материалов на контактных поверхностях наблюдаются условия, близкие к сухому трению; при этом взаимодействие трущихся пар происходит по химически чистым поверхностям. В этом случае физическое состояние контактной пары инструмент — заготовка можно искусственно изменить путем ввода в зону резания электрического тока низкого напряжения. Электрический ток, распределяясь в зоне контакта инструмента и заготовки пропорционально контактным электрическим напряжениям, выделяет согласно закону Ома дополнительное количество тепла. Вследствие образования тонкой пластичной пленки создается полусухое трение, снижается коэффициент трения, повышается площадь истинного контакта трущейся пары.
Пропускание электрического тока приводит к интенсификации процессов образования окисных пленок на поверхностях трения; кроме того, как разрыв электрической цепи, так и введение электрического тока оптимального направления и величины снижает интенсивность отрицательного воздействия тока, обусловленного процессом резания. Режим обработки с введением электрического тока определяется плотностью тока, представляющий собой отношение силы тока к площади срезаемого слоя.
Дальнейшее увеличение силы тока сверх его оптимального значения ведет к чрезмерно большому росту температуры в зоне контакта и вследствие этого к интенсификации явлений молекулярного характера, вызывающих повышенный износ. Кроме того, это способствует росту зоны пластического деформирования, охватывающей как срезаемый слой, так и формирующуюся обработанную поверхность. Стойкостные испытания показывают, что применение электрического тока целесообразно при скоростях резания, не превышающих 150—200 м/мин, и плотностях тока не более 120 а/мм2. В этом случае снижаются усадка стружки и шероховатость поверхности.
Источником электрического тока служит понижающий однофазный трансформатор 5 типа ОСУ20 мощностью 12 кет, он питается от сети напряжением 220 в и частотой 50 гц. Для изменения рабочего напряжения в пределах 1—8 служит однофазный вариатор 6 типа РНО250/10. Вторичная обмотка трансформатора при помощи гибких шин, собранных из медной фольги, подсоединена к изолированным друг от друга и от корпуса станка двум водоохлаждаемым контактным роликам. Они поджимаются к поверхности заготовки пневмодилиндром двойного действия с усилием 70—100 кгс сила тока измеряется амперметром. Сила тока во вторичной цепи 1500—2000 а обеспечивает оптимальную температуру нагрева 750—850° С и повышает производительность обработки по сравнению с шлифованием в 10—15 раз.
При сверлении с вводом электрического тока в отличие от приведенной выше схемы производится электроизоляция тисков, крепящих обрабатываемую заготовку; ток к сверлу подводится непосредственно через шину, подшипник и шпиндель. Подача электрического тока от сети производится через пусковую аппаратуру, трансформатор типа КТР18, понижающий трансформатор; напряжение регулирующего тока в первичной обмотке 90—270 в и во вторичной— 75М 00 в. Скорость резания при сверлении закаленных сталей относительно невелика и уменьшается до нуля к оси отверстия; толщины среза также малы и составляют всего лишь 10420 мкм; вследствие этого в процессе резания выделяется сравнительно небольшое количество тепла. Поэтому в этих условиях введение дополнительного количества тепла в зону резания путем пропускания через пару сверло — заготовка электрического тока оптимальной силы оказывается весьма эффективным и облегчает процесс деформации резанием.
Термоэлектрические установки, основанные на вводе в, зону резания постоянного тока, разработаны и за рубежом, например фирмой «Мауэра Електроколинг продуктэ». Использование термоэлектрического «охлаждения» позволило при точении деталей реактивного двигателя повысить производительность обработки и стойкость инструмента. Число деталей, обработанных за период стойкости инструмента, увеличилось с 245 до 605, т. е. в 2,5 раза; при этом шероховатость поверхности осталась неизменной. В настоящее время фирмой разрабатываются установки подобного типа для фрезерования и строгания.
Обработка деталей в магнитном поле ферримагнитными порошками является примером комбинированного метода обработки, в котором сочетается механическое воздействие с использованием магнитного поля. Этот метод разработан Е. Г. Коноваловым и Г. С. Шулевым; при обработке деталь помещается между двумя сердечниками электромагнитов с определенным зазором; обмотки электромагнитов соединены таким образом, чтобы образующийся магнитный поток проходил через деталь в диаметральном направлении.
При обработке каждый ферромагнитный рабочий элемент ориентируется магнитным полем таким образом, что наибольшая ось располагается по направлению магнитных силовых линий. Это обеспечивает осуществление процесса резания всегда наиболее острыми режущими кромками. Действительно, при износе уменьшается длина рабочего элемента в указанном направлении, вследствие этого происходит переориентация рабочего элемента таким образом, что новая наибольшая ось совпадает с направлением магнитных силовых линий. Поэтому первой особенностью этого метода обработки является осуществление ориентированного абразивного резания. Вторая особенность этого метода заключается в применении воздействия мельчайших электрических токов, протекающих между ферромагнитным рабочим элементом и поверхностью детали; его образование обусловлено периодическими перемещениями частиц порошка. Сила, поджимающая частицу к обрабатываемой поверхности, обусловлена воздействием магнитного поля. Вращение детали приводит к образованию силы трения под ее действием частица смещается из положения в положение. В этом случае магнитное поле образует силу, возвращающую частицу в исходное положение. При этих перемещениях происходит пересечение магнитных силовых линий с определенной скоростью, т. е. индуцируется э. д. с. В зоне контакта рабочего элемента с обрабатываемой поверхностью детали имеет место повышенное сопротивление, поэтому энергия микротока превращается в тепло. Оно облегчает процесс съема и, оплавляя выступающие шероховатости, улучшает чистоту поверхности. Третьей особенностью этого метода обработки является воздействие магнитного поля непосредственно на обрабатываемый материал.