История развития электрофизических и электрохимических методов обработки металлов

В 1986 г. в городе Туле прошла последняя в Советском Союзе VI Всесоюзная научно-техническая конференция «Электрохимическая размерная обработка деталей машин». При этом на внешне благополучном фоне “громом среди ясного неба” прозвучала информация во вступительном слове председателя Я.М. Колотыркина о том, что на Западе сворачиваются все разработки, связанные с электрохимической размерной обработкой, и усилия направляются на эрозионную обработку, т.к. на Западе увлеклись обработкой на постоянном токе, а электрохимическое оборудование оставалось громоздким, энергоёмким и зачастую уже не соответствовало возросшим требованиям по точности формообразования.

В 1988 г. разработан и внедрен в производство электрохимический станок ЭС 4000 с площадью обработки до 40 см2, конкурентоспособный по точности обработки по отношению к электроэрозионным станкам. В 90-е гг. сотни станков ЭС 4000 внедрены в производство в России и за рубежом. Работа на Международных выставках серии ЕМО (Милан, Ганновер, Париж) показала отсутствие на рынке подобного оборудования. Через десять лет в 1998 г. разработан новый электрохимический станок ЭС 80 с площадью обработки до 80 см2 [13].

В начале ХХI века наблюдается возросший интерес к электрохимическому формообразованию. Появляются фирмы, как в России, так и за рубежом по разработке нового оборудования.

В 2008 г. разрабатывается и внедряется в производство станок электрохимический формообразующий ЭХФ-А1. В 2012 г. запущены в серийное производство электрохимические станки серии ЭХФ-В1, где впервые в мире (подтверждено патентом) один сервопривод используется как для подачи заготовки, так и для создания вибрации в межэлектродном зазоре.

3.3 Электрохимическая обработка в наши дни

В связи с появлением в высокотехнологичных отраслях промышленности (точного приборостроения, медицины и медицинской техники, авиадвигателестроения и др.) новых групп высокопрочных и твердых материалов (в том числе наноструктурированных), усложнением формы деталей и ужесточением требований к качеству поверхностного слоя, возникла потребность в новых технологиях электрофизической и электрохимической обработки.

Реакцией на этот запрос технического прогресса явилось появление в 1998-2011 гг. целого комплекса новых способов импульсной электрохимической обработки вибрирующим электродом-инструментом и оригинальной микросекундной биполярной электрохимической обработки (ET- технологии). Особенность последней состоит в том, что она осуществляется на сверхмалых (3…10 мкм) межэлектродных зазорах (МЭЗ) с использованием групп микросекундных биполярных импульсов тока высокой плотности (~ 102…104 А/см²), специальным образом синхронизированных с осциллирующими электрод-инструментами.

При их реализации становится достижимым обеспечение малых погрешностей (0,001..0,005 мм) обработки, создание на поверхностях деталей регулярных макро- и микрорельефов в микронном и субмикронном диапазоне, и получение оптически гладких поверхностей (Ra 0,1..0,01 мкм). И все это при существенно более высокой (в сравнении с конкурирующим технологиями) производительностью на финишных операциях.

В наши дни различные компании используют технологию прецизионной ЭХО. В нынешнем виде ее едва ли можно сравнить с методом обработки металлов анодным способом, с которого когда-то все начиналось. В прошлом технология прецизионной электрохимической обработки была недостаточно точной и экологичной, однако к настоящему времени она была значительно усовершенствована и избавилась от недостатков, присущих ей на ранних этапах развития.

Новые способы микросекундной электрохимической обработки защищены десятками патентов и составляют основу оригинальной электрохимической технологии и оборудования (станки серии «ЕТ»), разработанных и созданных авторским коллективом Уфимских инженеров и ученых и серийно выпускаемых ООО «ЕСМ».

Заключение

Изобретение электроэрозионной обработки вот уже несколько десятилетий позволяет инженерам и технологам решать непростые технологические задачи при изготовлении деталей сложной конфигурации из обрабатываемых  материалов. ЭЭО позволяет конструкторам и технологам выбрать оптимальный вариант конструкции, материала детали и технологического процесса.

Электроэрозионные способы не исключают механическую обработку, а дополняют ее, занимая свое определенное место, соответствующее их особенностям, а именно: возможности обработки токопроводящих материалов с любыми физико-механическими свойствами и отображения формы инструмента в изделии. Особо перспективным является использование электрических способов для обработки деталей из твердых сплавов, жаропрочных сталей и специальных трудно обрабатываемых сплавов, получающих все большее применение в связи с повышением давлений, температур и скоростей в машинах и аппаратах.

Область наиболее эффективного применения электрохимической обработки – это инструментальное производство различных отраслей промышленности, в частности, изготовление формообразующих элементов штампов, пресс-форм и литейных форм, изготовление ажурных и малоразмерных деталей из высокопрочных сталей и сплавов в ряде областей высоких технологий. Важными преимуществами ЭХО являются возможность снижения шероховатости обрабатываемой поверхности при одновременном повышении производительности и отсутствие термического влияния на структуру поверхностного слоя обработанной детали. Такого преимущества нет ни у одного из известных механических или электрофизических методов обработки.

Появление в последнее десятилетие нового поколения электрохимических станков, оснащенных адаптивными системами управления, широкодиапазонными импульсными источниками питания, существенно возросший уровень теоретических представлений о механизме процесса анодного растворения и развитие методов математического моделирования гидродинамики потока электролита, электрических и тепловых полей в электролизерах создали реальную основу для постановки и практического решения задач прецизионного объемного электрохимического формообразования. Благодаря существующим наработкам и опыту в большинстве высокотехнологичных отраслей промышленности, технология прецизионной электрохимической обработки находится на этапе стабильного роста популярности и становления в качестве предпочтительной технологии прецизионной обработки.

Список литературы

1. Артамонов Б.А., Волков Ю.С. и др. Электрофизические и электрохимические методы обработки материалов. – М.: Высшая школа, 1983. – 456 c.
2. Лившиц А.Л. Электроэрозионная обработка металлов. – М.: Высшая школа, 1979.
3. Артамонов Б.А. и др. Размерная электрическая обработка металлов: учебное пособие для машиностроительных специальностей вузов. – М.: Высшая школа, 1978. – 336 c.
4. Амитан Г.Л., Байсупов И.А., Барон Ю.М. Справочник по электрохимическим и электрофизическим методам обработки / под ред. Волосатова В.А. Л.: Машиностроение, 1988. – 719 c.
5. Житников В. П., Зайцев А.Н. Импульсная электрохимическая размерная обработка. – М.: Машиностроение, 2008. – 413 с.
6. Гибкие производственные комплексы / под. ред. П.Н. Белянина. – М.: Машиностроение, 1984. – 384 с.
7. Гибкое автоматическое производство / под. ред. С.А. Майорова. – М.: Машиностроение, 1985. – 456 с.
8. Иванов А.А. ГПС в приборостроении. – М.: Машиностроение,1988. – 282с.
9. История электротехники / под ред. И. А. Глебова. – М.: Изд-во МЭИ, 1999. – 524 с.
10. Агладзе Р.И., Гофман Р.И. Кудравцев Н.Т. Прикладная электрохимия / под ред. Н.Т. Кудрявцева. – 2-е изд. – М.: Химия, 1975. – 552 с.
11. Вишницкий А.Л., Ясногородский И.3., Григорчук И.П., Электрохимическая и электромеханическая обработка металлов, Л.: Изд-во Машиностроение, 1971. – 212 c.
12. Черепанов Ю.П., Самецкий Б.И. Электрохимическая обработка в машиностроении. – М.: Машиностроение, 1972. – 117 c.
13. Астахов Ю.А. Брискман М.И. и др. Электрофизические и электрохимические станки. Каталог-справочник. – М.: НИИМАШ, 1969. – 114c.