Введение
Электрохимическая обработка (ЭХО) — это метод удаления металла посредством электрохимического процесса. Обычно он используется для массового производства и обработки чрезвычайно твердых материалов или материалов, которые сложно обрабатывать традиционными методами. Его применение ограничено электропроводящими материалами. ЭХО позволяет вырезать небольшие или сложные углы, замысловатые контуры или полости в твердых и экзотических металлах, таких как титановые алюминиды, Инконель, Васпалой, а также сплавы на основе никеля, кобальта и рения. Возможно обрабатывать как внешние, так и внутренние поверхности. В процессе ЭХО отрицательно заряженный (катодный) режущий инструмент продвигается в положительно заряженную (анодную) заготовку. Электролит под давлением подается при заданной температуре в зону резания со скоростью подачи, равной скорости "растворения" анодного материала. Зазор между инструментом и заготовкой варьируется от 80 до 800 микрометров (0,003–0,030 дюйма). Еще в 1929 году В. Гуссеф разработал экспериментальный процесс ЭХО, однако коммерческий процесс был внедрен в 1959 году компанией Anocut Engineering Company. Б. Р. и Я. И. Лазаренко также признаются авторами идеи использования электролиза для удаления металла. Можно достичь высокого качества поверхности. Отсутствует прямой контакт между инструментом и материалом заготовки, поэтому нет воздействующих сил и остаточных напряжений. Получаемая поверхность имеет превосходное качество. Выделяется меньше тепла.
Electrochemical machining (ECM) is a method of removing metal by an electrochemical process. It is normally used for mass production and for working extremely hard materials, or materials that are difficult to machine using conventional methods. Its use is limited to electrically conductive materials. ECM can cut small or odd shaped angles, intricate contours or cavities in hard and exotic metals, such as titanium aluminides, Inconel, Waspaloy, and high nickel, cobalt, and rhenium alloys. Both external and internal geometries can be machined. In the ECM process, a negatively charged (cathode) cutting tool is advanced into a positively charged (anode) workpiece. Pressurized electrolyte is injected at a set temperature into the area being cut, at a feedrate equal to the rate of "liquefication" of the anode material. The gap between the tool and the workpiece varies within 80–800 micrometers (0.003–0.030 in.) As far back as 1929, an experimental ECM process was developed by W. Gussef, although it was 1959 before a commercial process was established by the Anocut Engineering Company. B. R. and J. I. Lazarenko are also credited with proposing the use of electrolysis for metal removal. High surface quality may be achieved. No direct contact between tool and work material so there are no forces and residual stresses. The surface finish produced is excellent. Less heat is generated.
Недостатки
Солевой (или кислотный) электролит представляет риск коррозии инструмента, детали и оборудования. Его нельзя использовать для обработки мягких материалов.
Вовлеченные потоки
Необходимый ток пропорционален желаемой скорости удаления материала, а скорость удаления в мм/минуту пропорциональна амперам на квадратный миллиметр. Типичные значения тока находятся в диапазоне от 0,1 ампера на квадратный миллиметр до 5 ампер на квадратный миллиметр. Таким образом, для небольшого погружного резания инструментом размером 1x1 мм при низкой скорости потребуется всего 0,1 ампера. Однако для более высокой подачи на большей площади потребуется больший ток, как и в любом механическом процессе – удаление большего количества материала с большей скоростью требует большей мощности. Следовательно, если требуется плотность тока 4 ампера на квадратный миллиметр на площади 100x100 мм, потребуется 40 000 ампер (и большое количество охлаждающей жидкости/электролита).
Настройка и оборудование
Машины электрохимической обработки (ECM) выпускаются как в вертикальном, так и в горизонтальном исполнении. В зависимости от производственных задач, эти станки изготавливаются в различных размерах. Вертикальный станок состоит из основания, колонны, стола и головки шпинделя. Головка шпинделя оснащена сервомеханизмом, который автоматически подает инструмент и контролирует зазор между катодом (инструментом) и заготовкой. Доступны станки с ЧПУ с количеством осей до шести. Медь часто используется в качестве электродного материала. Также широко применяются латунь, графит и медь-вольфрам, поскольку они легко поддаются обработке, являются электропроводными и устойчивы к коррозии.
Сходство между EDM и ECM
Инструмент и заготовка разделены очень небольшим зазором, то есть между ними отсутствует контакт. И инструмент, и материал должны быть электропроводящими. Требуются значительные капитальные вложения. Системы потребляют большое количество энергии. Жидкость используется в качестве среды между инструментом и заготовкой (проводящая для ЭХМ и диэлектрическая для ЭДМ). Инструмент непрерывно подается к заготовке для поддержания постоянного зазора между ними (ЭХМ может включать периодическое или циклическое, как правило, частичное, отведение инструмента).
Разница между ЭКМ и ЭКГ
Электрохимическая шлифовка (ЭКГ) аналогична электрохимической обработке (ЭКМ), но использует контурный проводящий шлифовальный круг вместо инструмента, повторяющего форму контура обрабатываемой детали.