Современное машиностроение на первый план выдвигает развитие финишных методов обработки, способных обеспечить с высокой производительностью достижение заданных требований качества деталей.
Расширение технологических возможностей финишных методов механообработки заключается в применении комбинированных методов электрообработки (КМЭ). Для этого объединяют в одной операции два технологических воздействия: одно с локальной формой диспергирования (высокие точностные возможности), а другое- с интегральной формой диспергирования. Эту функцию выполняет электрохимическая обработка.
В основе КМЭ лежит объединение носителей двух форм энергии: механической и электромагнитной с различной плотностью энергии. Каждый конкретный метод представляет собой сложную систему, состоящую из подсистем: источники генерации энергии, инструментально-кинематической, рабочей среды и заготовки. Между подсистемами взаимодействуют энергетические потоки, изменяющие физико-химические свойства рабочей среды и приповерхностного слоя обрабатываемой заготовки, и осуществляющие диспергирование материала.
Взаимодействие энергетических потоков между подсистемами приводит к возникновению множества нестационарных явлений возникающих в локальных зонах поверхности заготовки. В технологическом плане основными из них являются: депассивационные, термокинетические, термомеханические, механотермические, механохимические, хемомеханические и фазовых превращений в рабочей среде межэлектродного пространства. Например депассивационное явление приводит к увеличению локальной скорости анодного растворения, хемомеханическое - изменяет механические свойства приповерхностного слоя и приводит к пластификации или к охрупчиванию, в зависимости от величины анодного потенциала и свойств рабочей среды. Каждое из этих явлений, в зависимости от плотности энергетических потоков исходных технологических воздействий и свойств подсистемы «рабочая среда- заготовка», оказывает влияние на локальную скорость диспергирования материала заготовки и изменение в ней парциальных долей исходных технологических воздействий.
КМЭ реализуются в различных технологических схемах обработки: электрохимического шлифования, электрохимического хонингования, электроэрозионно-электрохимической обработки, лазерно-электрохимической обработки и других схем. Взаимодействие подсистем приводит к формированию пространственно- временной гетерогенности поверхности заготовки и рабочей среды. Это приводит к диспергированию материала заготовки с различной скоростью по обрабатываемой поверхности и лежит в основе повышения точности и качества обработки.
Управление свойствами поверхностного слоя осуществляется за счет действия термических и механических энергетических потоков в совокупности с анодным растворением обрабатываемой поверхности. Такое сочетание позволяет сформировать остаточные напряжения заданного знака и повышенную микротвердость приповерхностного слоя, влияющих на эксплуатационные характеристики деталей.
Для проектирования технологических операций КМЭ предложен иерархический принцип, осуществляющийся по следующему алгоритму.
- Выбирают исходные технологические воздействия и задают схему технологической операции.
- Задают группу нестационарных явлений, управление которыми позволяет получить заданные требования по качеству.
- Методом компьютерного моделирования определяют плотности энергетических потоков, способствующих максимальной реализации выбранных нестационарных явлений.
- Моделируют процесс обработки и определяют режимы и производительность обеспечивающие достижение заданных требований по качеству.
После изучения различных технологических схем выбирают наиболее рациональную и проводят технологические эксперименты. Такой алгоритм позволяет сократить сроки внедрения новых технологических операций.