Проволочное электроэродирование

 

Как известно, главным недостатком электроэрозионной обработки является низкая производительность процесса. Этот недостаток сказывается тем сильнее, чем больше габариты обрабатываемых поверхностей. С этой точки зрения использование в качестве электрода – инструмента движущейся натянутой тонкой проволоки позволяет практически исключить этот недостаток. Благодаря тому, что каждый конец натянутой проволоки может осуществлять независимую друг от друга, ЧПУ – управляемую траекторию перемещения, можно получать большое многообразие форм обработанных поверхностей, имеющих прямолинейную образующую (см. рис 1.7). Эта технология позволяет вместо расплавления всей массы материала в зоне обрабатываемой поверхности вырезать эту поверхность по контуру, что дает возможность многократно повысить производительность процесса и вырезанную цельную часть заготовки использовать в качестве более
мелких заготовок для других изделий.

 

Рис. 1.7 Возможные траектории перемещения проволочного

электрода – инструмента

 

Особую значимость эта технология приобретает при необходимости точного изготовления сопрягаемых поверхностей (см. рис. 1.8), т.к. получаемая точность аналогична точности, обеспечиваемой при совместной обработке заготовок.

Рис. 1.8 Возможности совместной обработки сопрягаемых поверхностей

 

Благодаря высокому качеству поверхности проволочного электрода и его малому поперечному сечению (около 0,1 мм), обработанная поверхность получается очень чистой (см. рис 1.9.), а толщина реза – очень малой, т.е. объем расплавляемого материала определяется практически только толщиной обрабатываемой поверхности (см. рис. 1.10).

Проволока – электрод должна перемещаться с тем большей скоростью, чем толще рез, т.к. она изнашивается в зоне искровых разрядов и дальнейшему использованию не подлежит.

Очевидно, что чем меньше габариты обрабатываемых поверхностей, тем меньший эффект будет давать эта технология по производительности процесса. Вторым фактором, ограничивающим область применения проволочного электроэродирования, является то, что эта технология применима только при возможности сквозного протягивания проволоки, т.е. обработка глухих отверстий и углублений невозможна.

 

Рисунок 1.9 Изделие, полученное с помощью проволочного электрода

Рис. 1.10 Схема работы установки проволочного электроэродирования

 

Резание струей воды

 

В настоящее время очень широкое распространение получила лазерная резка. Однако, КПД современных лазеров оставляет желать лучшего, кроме того, при резании металлов и сплавов большой толщины рез получается конусообразным и максимальная толщина листа не более 13 – 15 мм. При резании пластмасс, тканей и других органических материалов, в процессе горения могут выделяться вредные газообразные продукты, к тому же с неприятным запахом.

На этом фоне резание струей воды является холодным, а потому экологически чистым процессом. Суть технологии в том, что струя воды, диаметром менее 0,01 мм подается под высоким давлением (20 – 400 МПа) на разрезаемую заготовку. Для повышения производительности процесса в воду добавляют мелкий абразив, например, оксид алюминия. Данная технология особенно эффективна при резании очень хрупких и твердых материалов и упругих пористых (см. табл. 1.2.)

 

Таблица 1.2

 

Материал	Толщина (мм)	Подача (м/мин)
Пластмасса, усиленная стекловолокном	3,5 15,0	2,4 0,2
Пластмасса, усиленная карбоновым волокном	2,5 6,0	2,3 0,1
Полиамид	6,5	1,2
Полиэтилен	3,0	0,3
Поликарбонат	8,0	0,2
Резина	1,5 25,0	30,0 7,5

 

Из таблицы видно, что производительность этой технологии чрезвычайно высока.

Единственным существенным недостатком такого резания является сложность обеспечения техники безопасности процесса. Дело в том, что абсолютно плотных конструкционных материалов, из которых изготавливают полости давления, не бывает, т.е. имеют место микропоры, микротрещины, микрощели и т.д., через которые просачиваются невидимые струи воды под огромным давлением. Они могут причинить серьезные травмы. Поэтому резание струей воды должно выполняться в автоматическом режиме в изолированном помещении. А это требует значительных затрат, которые окупаются только в условиях крупносерийного и массового производства.

 

Склеивание

 

Эта технология основана на соединении прилипанием одинаковых или разных материалов через промежуточный слой клеящего вещества. Прилипание происходит на основе химических и физических обменных процессов между поверхностными слоями деталей и клеящего вещества.

Основные положительные свойства склеивания:

- простота и высокая производительность процесса;

- достаточно высокая прочность и стойкость в широком диапазоне температур (- 30 / + 200⁰С);

- экологическая безопасность технологии;

- в основном хорошая химическая стойкость.

Важнейшим условием качественного склеивания является хорошая очистка и обезжиривание поверхностей. Имеют место три основных способа отверждения клея:

- путем испарения растворителя;

- за счет химической реакции между компонентами;

- за счет сжатия склеиваемых поверхностей в динамическом режиме.

При использовании первых двух способов время отверждения сильно зависит от температуры и может длиться от 1 часа до 2 дней. Третий способ обеспечивает практически мгновенное отверждение.

Эта технология предполагает специфические конструкторские решения (см. рис. 1.11).

Как видно из рисунка, данная технология предпочтительна при соединении конструкций по большим площадям. Кроме того, нежелательно эксплуатационное воздействие на отрыв. К сожалению, большинство клеящих веществ «стареют», что ограничивают ресурс клееных изделий.

В настоящее время создано такое многообразие клеящих веществ, что практически все современные конструкционные материалы можно склеивать в любом сочетании: металлы с металлами, неметаллы с неметаллами, металлы с неметаллами.

В технологии приборостроения, кроме традиционных функций соединения, клеящие вещества с успехом могут играть роль изоляторов и фиксирующих материалов.

Рис. 1.11 Рекомендуемые конструкции клееных соединений

 

Полимерный бетон

 

Полимерный бетон получил наибольшее распространение в машиностроении. Однако и в приборостроении его перспективы являются обнадеживающими. Например, уже сегодня чрезвычайно выгодно из этого материала изготавливать остовы измерительных приборов и машин. Суть данной технологии в том, что определенные компоненты в жидком состоянии тщательно перемешиваются, и между ними происходит химическая реакция без какого-либо выделения газообразных продуктов. Это гарантирует чрезвычайную равномерность и плотность отвержденной массы.

Особую ценность эта технология представляет еще и потому, что наряду с низкой стоимостью (на порядок дешевле черных металлов и сплавов) полимерный бетон обладает прочностью и твердостью, сопоставимой с этими характеристиками для чугунов и сталей. Кроме того, у него одинаковые со сталью коэффициенты линейного и объемного теплового расширения. Особенно ценными являются его демпфирующие свойства – они в 5 раз превышают аналогичные свойства чугунов, а это для измерительных приборов и машин чрезвычайно важно.

Полимерный бетон позволяет предельно просто осуществлять соединение и монтаж различных конструктивных элементов изделия со сколь угодно высокой точностью их взаимного расположения с последующей надежной фиксацией и закреплением без применения крепежных деталей. Для этого достаточно выставить эти конструктивные элементы с требуемой точностью в жидкой массе полимерного бетона и подождать пока он затвердеет.

Изготовление конструкций из полимерного бетона происходит путем заливки жидкой массы в соответствующую форму. Наружная поверхность изделия по точности и шероховатости будет соответствовать аналогичным параметрам формы, а свободная поверхность будет идеально плоской и гладкой. Это дает возможность изготавливать изделия из полимерного бетона без дальнейшей механической обработки. При необходимости их можно лишь покрасить.

Самым сложным в данной технологии является необходимость очень тщательного и быстрого перемешивания компонентов. Именно для этой операции запатентовано большое количество конструкций и способов.