Вирішити проблему задирок раз і назавжди
До зняття задирок при обробці металів різанням традиційно ставляться як до неминучого зла або прикрої необхідності. Найчастіше при розробці процесу виготовлення деталі увагу приділяють лише основним технологічним операціям, в результаті економічна ефективність усієї системи при впровадженні у виробництво знижується, оскільки, наприклад, зняття задирок не було враховано. Щоб звести цей негативний фактор до нуля, німецька верстатобудівна група EMAG відкрила ще один технологічний напрямок – електрохімічну обробку (відділення EMAG ECM GmbH). Завдяки цьому фірма стала першим у світі постачальником обладнання, що пропонує «з одних рук» оптимізовані та комплексні виробничі рішення, що включають і зняття задирок.
На деталях складної конфігурації часто є важкодоступні для обробки місця. Здавалося б, на сучасному металорізальному устаткуванні без проблем можна виконати «зворотну» токарну обробку торця з боку патрона, проточку кишень, свердління отворів, що перетинаються всередині деталі. Однак ситуація значно ускладнюється, якщо необхідно з високим ступенем чистоти і без негативного впливу на матеріал деталі видалити задирки з цих і подібних важкодоступних оброблюваних поверхонь. Механічні та термічні способи видалення задирок, а також методи, що застосовували подачу води під високим тиском, що використовувалися досі, найчастіше не дозволяли досягати необхідної продуктивності, але й мали низькі показники економічної ефективності і стабільності результатів.
Особлива увага якості поверхні після обробки приділяється в умовах середньо- та великосерійного виробництва, оскільки при цьому важко організувати економічно ефективне видаленнязадирів і задирок, що залишилися на внутрішніх поверхнях, шляхом наступного доведення. Наступною труднощами, що зустрічається на практиці при механічних методах видалення, є «вторинний», тобто дрібніший задир, що утворюється при зрізанні або заминанні «основного» задирка різальним інструментом, що в кінцевому підсумку також негативно позначається на якості обробки поверхні. Підприємство EMAG ECM GmbH (EMAG Electro Chemical Machining), раніше відоме як Dorner GmbH (у складі групи EMAG c 2009 р.), спираючись на багаторічний досвід постачання власного обладнання та велику кількість експериментальних розробок, використовує електрохімічні методи зняття задирок, що забезпечують найвищу якість готової поверхні.
Важливо відзначити, що на противагу електроерозійній обробці ЄСМ є більш щадним безіскровим способом знімання матеріалу. Суть його полягає в тому, що деталь як анод, а інструмент як катод підключаються до джерела постійного або пульсуючого струму. Електричний заряд у зазорі між катодом і анодом переноситься через розчин електроліту (найчастіше це нітрат або хлорид натрію). При цьому відбувається відокремлення іонів металу з поверхні заготівлі. Знятий матеріал (гідроксид металу) може бути видалений з розчину електроліту фільтрацією. Геометрична форма робочої поверхні інструменту (катода) визначається залежно від необхідних завдань обробки. Тим самим вдається без зайвого механічного або термічного навантаження видаляти задирки локально і тільки в тій частині деталі, де це дійсно потрібно (рис. 1). Саме в цьому і полягає перевага методу, пропонованого EMAG ECM: точне завдання місця обробки дозволяє здійснювати зняття задирок з філігранною точністю, а також необхідноїстабільністю та повторюваністю результату.
Якщо розглядати механічну обробку та видалення задирок окремо, то з погляду сучасного стану техніки ніяких проблем виникати не повинно, і на ринку є постачальники, які успішно пропонують те чи інше рішення. Якщо ж розглянути процес обробки в цілому, то зараз тільки група EMAG має достатній рівень компетенції по кожному з цих окремо взятих напрямків, щоб успішно виступати в якості постачальника комплексного рішення з обробки деталей складної конфігурації, що включає обробку різанням, зняття задирок і необхідні засоби автоматизації. Для замовників EMAG такий єдиний підхід з відповідальністю за кінцевий результат з боку одного постачальника має особливо велике значення, причому саме у зв'язку із завданнями видалення задирок. Адже якщо недостатньо серйозно оцінити всю складність цього питання на етапі загального планування, у ході впровадження технології у виробництво можна мати справу з великою проблемою. Щоб цього уникнути, необхідно врахувати безліч нюансів: наприклад, ще перед початком опрацювання технологічного процесу задати необхідний напрямок сходу стружки, оскільки тільки в цьому випадку задирки можна буде видалити найточніше і економічніше. На практиці ж донедавна видалення задирок розглядалося просто як окрема завершальна операція в загальному техпроцесі. У цьому випадку або вдавалися до дорогої механічної доведення, або були потрібні додаткові витрати на зміну конструкції затискних пристроїв та катодів, якщо в процесі обробки вже використовувалась електрохімія. Комплексний підхід EMAG ECM як єдиного постачальника дозволяє з самого початку здійснити оптимальне планування всього процесу таоб'єднання окремих технологічних одиниць у автоматичну лінію.
Використання в обладнанні фірми сучасної силової напівпровідникової техніки, що дозволяє точно регулювати форму імпульсу і щільність струму, дає можливість досягати найвищої якості поверхні, що отримується. На всіх катодах установки ведеться постійний моніторинг заряду, що протікає в кожній позиції обробки і, тим самим, обсягу знятого матеріалу. Обробка проводиться без безпосереднього торкання заготівлі, економічно ефективно, з мінімально можливим зносом інструменту — всі ці переваги дозволяють напрямку ECM зайняти гідне місце в палітрі комплексних технологічних рішень, що постійно розширюється, яку група EMAG пропонує своїм замовникам.
Прикладом цього може бути такий відповідальний процес, як виготовлення корпусу насоса для системи упорскування палива Common-Rail (рис. 2). Робочий тиск у системі перевищує 2000 бар, тому в ході обробки деталей необхідно здійснити зняття задирок і вигладжування поверхні в різних отворах. Важливо відзначити, що EMAG ECM пропонує своїм замовникам технологічні рішення, що задовольняють найвищі технічні вимоги з максимальною економічною ефективністю (рис. 3). За рахунок організації одночасної паралельної обробки кількох деталей, затиснутих в одному пристрої, час такту при виготовленні деталей з одного установа може бути доведено до величини 10 с і навіть нижче. Наведений у прикладі циліндр для корпусу насоса раніше оброблявся на традиційному обладнанні EMAG за 4 або 6 установ. Залежно від особливості конструкції кількість одночасно оброблюваних деталей тепер може становити до 20 шт.
Подальшим розвитком технологіїелектрохімічної обробки, розробленим та впроваджуваним фірмою, став процес PECM (при цьому додаткова буква «P» в абревіатурі означає Precise, тобто «прецизійний»). Сутність удосконалення полягає в унікальному поєднанні пульсацій струму, що осцилює рух катода і набору електричних імпульсів, який дозволяє підвищити точність обробки. Якість виробів обумовлюється також властивостями джерела пульсуючого струму та жорсткою, стабільною конструкцією обладнання.
На даний момент установки для обробки методами ECM/PECM знаходять застосування на провідних німецьких та світових підприємствах автомобільної, авіаційної та медичної промисловості, у спеціальному машинобудуванні, у виробництві гідравліки, хоча цими сферами їх можливості не обмежуються (рис. 4). Група EMAG чекає на замовлення від підприємств різних галузей.