Инструмент, применяемый при электромеханической обработке (ЭМО) полосовым высокотемпературным источником, может отличаться друг от друга размерами, маркой материала, конфигурацией, а также формой рабочего профиля [1, 2, 3, 4], что оказывает существенное влияние на окончательные свойства и вид обработанной поверхности [5, 6, 7].
По форме рабочего профиля для осуществления процессов ЭМО отверстий полосовым высокотемпературным источником может применяться конический, сферический, и фасонный инструмент [1].
Применение шара в качестве инструмента – дорна при осуществлении процессов электромеханического дорнования (ЭМД) имеет некоторые преимущества в сравнении с коническим инструментом, во-первых, ЭМД шаром осуществляется продавливанием его относительно отверстия толкателем, на который подается электрический ток, что исключает необходимость его крепления и снятия после осуществления обработки, во-вторых, шар можно использовать без дополнительной полировки. Однако шар в качестве инструмента можно использовать только при поверхностном ЭМД, так как пятно контакта сферического инструмента гораздо больше, чем у конического, что требует больших энергозатрат, а существующие силовые модули установок ЭМО не всегда могут обеспечить требуемой мощности.
На рисунке 1 представлена схема поверхностного ЭМД отверстия детали сферическим инструментом и инструмент для осуществления данного процесса (рисунок 2) [2].
Одним из важнейших режимов при ЭМД является сила тока, величина которой зависит от площади пятна контакта инструмента с обрабатываемой поверхностью [5, 8]. В связи с этим расчет площади пятна контакта является важной технологической задачей при назначении рациональных режимов разрабатываемых процессов ЭМО. В том числе и для поверхностного ЭМД гладких цилиндрических отверстий сферическим инструментом.

Рисунок 1. Схема поверхностного электромеханического дорнования сферическим твердосплавным инструментом: 1 – толкатель с инструментом; 2 – деталь

Рисунок 2. Державка со сферическим инструментом: 1– инструмент; 2 – толкатель; 3 – токоизоляционная втулка

В общем случае площадь контакта недеформируемого инструмента с пластичной поверхностью представляют собой пространственную фигуру, образованную на инструменте (шаре) пересечением пластичной внутренней цилиндрической поверхности детали. Поэтому для нахождения площади пятна контакта необходимо решать задачу о пересечении двух пространственных фигур.
Часть сферы, вырезаемая двумя параллельными плоскостями, находящимися на некотором расстоянии друг от друга Н, называется шаровым поясом.
Поверхность шарового пояса, внедренную в цилиндрическую поверхность отверстия можно рассматривать как поверхность тела, полученного при вращении дуги окружности,  где a≤x≤b, b – a =H, вокруг оси Ox. Так как

то

поэтому,

Итак, площадь поверхности S шарового пояса вычисляется по формуле . Если H=2R, то в пределе получим площадь поверхности всей сферы: .
Площадь боковой поверхности S₁ (см. рисунок 3)

,

Рисунок 3. Расчетная схема

Площадь боковой поверхности S₂

Полная площадь пятна контакта сферического инструмента с внутренней поверхностью гладкого цилиндрического отверстия при осуществлении процессов ЭМД будет равна

.

Зная площадь контакта, на основании рекомендуемых величин плотности тока, для конкретного способа обработки можно рассчитать необходимую величину силы тока для обеспечения необходимой глубины и твердости обработанной поверхности детали, с учетом требуемого соблюдения скорости обработки.

1. Морозов, А.В. Разработка классификации процессов электромеханической обработки отверстий движущимся высокотемпературным полосовым источником / А.В. Морозов, Г.Д.Федотов // Упрочняющие технологии и покрытия. – 2015. – № 3. С. 44-50.
2. Дорн для электромеханической закалки цилиндрических отверстий деталей (патент на полезную модель) № 145652 опубл. 27.09.2014 Бюл. №27 Морозов А.В., Горев Н.Н., Мушарапов Д.Р.
3. Дорн (патент на полезную модель) № 97071 опубл. 27.08.2010 Бюл. №24 Морозов А.В., Байгулов А.В.
4. Дорн для электромеханической обработки (авторское свидетельство) № 2471608 опубл. 10.01.2013 Бюл. № 1 Морозов А.В., Байгулов А.В.
5. Морозов А.В. Объемное электромеханическое дорнование тонкостенных стальных втулок / Монография. – Ульяновск, УГСХА им. П.А. Столыпина,2013 г. – 193 с.
6. Федорова, Л.В. Повышение эффективности электромеханической закалки отверстий гладких цилиндрических подвижных сопряжений, испытывающих одностороннюю радиальную нагрузку / Л.В. Федорова, А.В. Морозов, В.А. Фрилинг // Ремонт, восстановление, модернизация. – 2012. – № 8. С 49-53.
7. Морозов, А.В. Повышение послеремонтного ресурса сопряжения привода выталкивателя штампа станка ПШ-2 применением процессов электромеханической обработки / А.В. Морозов, Г.Д. Федотов // Научное обозрение. – 2012. – № 4. С 230-236.
8. Морозов, А.В. Качество прессового соединения, полученного объемным электромеханическим дорнованием бронзовых втулок в замкнутом объеме /А.В. Морозов., А.Е. Абрамов, А.В. Байгулов //Научное обозрение. 2013.№1. С. 91-96.

Все статьи автора «Абрамов Александр Евгеньевич»