Электромеханическая обработка подразделяется на электромеханическое точение и электромеханическое сглаживание.

Электромеханическое точение осуществляется в условиях местного нагрева снимаемого слоя металла при подводе в зону резания электротока большой силы (300-1000 А) и малого напряжения (1-5 В). Нагревом охватывается зона перед режущей кромкой резца, что снижает силы резания и благоприятно сказывается на уменьшении шероховатости обработанной поверхности.

Электромеханическое сглаживание основано на деформировании роликом или полировальником скользящего трения микронеровностей поверхности с подогревом ее электротоком. Получается шероховатость поверхности R_a=0,32. Сочетание теплового (температура в зоне контакта достигает 800-900°C) и силового воздействия изменяет структуру и механические свойства поверхностного слоя (на глубину 0,1-0,15 мм), повышая его твердость и износостойкость.

Электроэрозионная обработка предназначена для обработки особо труднообрабатываемых конструкционных материалов с помощью электрических разрядов, причем к заготовке подводится положительный заряд, а к электроду – отрицательный заряд.

Электроэрозионная обработка может выполняться четырьмя способами:

1) Электроискровая обработка основана на использовании кратковременных искровых зарядов с частичным их переходом в дуговой разряд получаемых от электрического генератора импульсов. Деталь и инструмент помещаются в диэлектрическую жидкость, которая препятствует расширению зоны действия разряда, способствуя концентрации тепловой энергии на малом участке поверхности. Температура достигает 10000°C и вызывает быстрый износ электродов-инструментов. Метод малопроизводителен, т.к. продолжительность паузы между разрядами в 8-10 раз превышает продолжительность самого разряда.

2) При электроимпульсной обработке специальный генератор дает более продолжительный и мощный разряд, что снижает температуру до 4000-5000°C и уменьшает износ инструмента. Производительность повышается в десятки раз. Этим методом можно обрабатывать сложные фасонные поверхности с точностью до 0,03-0,05 мм и отверстия с точностью 0,01-0,02 мм.

3) При анодно-механической обработке для создания кратковременных разрядов используется быстрое перемещение инструмента относительно обрабатываемой заготовки. Инструментом служит либо вращающийся металлический диск, либо движущаяся бесконечная металлическая лента или проволока, к которой подводиться отрицательный заряд. В зону обработки подается электролит, который создает на поверхности заготовки токонепроводящую изолирующую пленку. При соприкосновении заготовки с инструментом он на небольших участках удаляет пленку и в этих местах возникают кратковременные дуговые разряды.

4) При электроконтактном способе для создания кратковременных разрядов также используется быстрое перемещение инструмента относительно обрабатываемой заготовки. Однако электролит не применяется, и процесс осуществляется преимущественно в воздухе. Скорость перемещения инструмента в 2,5-3 раза больше, чем при анодно-механическом способе. Этот способ позволяет подводить к месту обработки очень большие мощности, измеряемые сотнями кВт. Однако на заготовке остается слой оплавленного металла (глубиной 1-1,5 мм), для удаления которого требуется дополнительная механическая обработка.

Электрогидравлическая обработка основана на анодном растворении металла с прокачкой электролита между заготовкой и электродом. Этот метод характерен применением постоянного тока напряжения 12-25 В, дешевизной электролита (водный раствор поваренной соли), отсутствием износа электродов (прокачка электролита предупреждает оседание металла на инструменте-катоде) и большой производительностью обработки, не зависящей от размеров и материала заготовок. Электрогидравлическая обработка обеспечивает точность сложных заготовок – 0,1 мм при глубине дефектного слоя приблизительно равном 0,005-0,05 мм и шероховатость обработанной поверхности R_a=2,5-1,25.

Электроабразивная обработка основана на электрохимическом растворении твердого материала при механическом удалении продуктов растворения из зоны обработки. Отличается этот метод от анодно-механической обработки тем, что используется только один инструмент – электропроводный абразив, являющийся одновременно и катодом, и инструментом, удаляющим анодную пленку. Электро-абразивная обработка обеспечивает R_a=0,08-0,04 и производительность 20-25 мм³/мм при обработке твердосплавных материалов.

При ультрозвуковой обработке вибрирующий с определенной амплитудой и частотой инструмент перемещается перпендикулярно к обрабатываемой поверхности. В зону обработки вводится суспензия абразива. Ультразвуковые колебания образуют в жидкости кавитационные пузырьки, захлюпывание которых вызывает гидравлические удары, разрушающие твердые и хрупкие материалы. Наличие абразива ускоряет разрушение материала. Разрушенный материал удаляется из зоны обработки вместе с циркулирующей суспензией абразива. Инструмент внедряется в обрабатываемую заготовку и воспроизводит в ней отверстие соответствующей формы и размера. Применяется также ультразвуковое шлифование и хонингование.

Для ведения ультразвуковой обработки применяют станки, работающие в диапазоне частот 15-30 кГц с амплитудой колебаний – 0,05 мм и выходной мощностью 0,2-10 кВт. Этим методом обрабатывают сложные профили в твердых и хрупких материалах (тантал, молибден, алмаз, стекло, фарфор и т.д.), при этом обеспечивается 6-7 квалитет точности и шероховатость R_a=0,16-0,04.

Обработка металлов электронным лучом осуществляется в вакууме на установках, позволяющих создавать концентрированный поток электронов по направлению к обрабатываемой заготовке. Направление потока электронов корректируется электромагнитными катушками и собирается в фокус электромагнитной линзой. Рабочая температура достигает 6000°C, что приводит к испарению металла, образуя в заготовке отверстие диаметром 0,001 мм или прорезь шириной до 0,04 мм с ровными краями. Метод позволяет обрабатывать разнообразные материалы с высокой степенью точности.

При обработке дуговой плазменной струей температура достигает 15000°C. Этим методом можно резать, наносить покрытия и выполнять другую обработку заготовок из разнообразных материалов-проводников, полупроводников и диэлектриков. Кроме разделительной резки, можно осуществлять строгание плоскостей, подготовку под сварку кромок листов из нержавеющей стали и других металлов и сплавов.

Обработка с применением квантовых генераторов (лазеров). Оптический квантовый генератор (лазер) состоит из активного вещества (например, кристалла синтетического рубина с примесью хрома длинной 50 мм и диаметром 5 мм), объемного резонатора, образованного двумя полупрозрачными зеркалами, источника питания и источника возбуждения – спиральной стеклянной трубки, мощной газоразрядной лампы, которая обвивает кристалл рубина.

Чередующимися вспышками лампы атомы хрома в рубиновом кристалле возбуждаются и переводятся на более высокий энергетический уровень. В рубине возникает избыток возбужденных атомов. Посторонний квант, встретившись с насыщенным энергией атомом, выбивает у него квант, и вдоль кристалла летят уже два кванта, которые по дороге выбивают все новые и новые кванты, т.е. процесс приобретает характер лавины. Торцы кристалла рубина тщательно отполированы, и один из них полупосеребрен, а второй посеребрен и является зеркалом. Кванты со скоростью света летят от торца к торцу и, благодаря все нарастающей мощности, наконец, прорываются через полупосеребренный торец в виде тонкого красного луча, обладающего высокой монохроматичностью (одноцветностью). С помощью линз при непрозрачной преграде возникает световое давление, достигающее миллиона атмосфер. Лазер работает импульсами продолжительностью 1,5 тысячной доли секунды. Лазером прошиваются алмазы, сапфиры толщиной в несколько миллиметров. Луч лазера используется для сварки, плавки, испарения вещества, разрезки и т.д. Конструктивным недостатком существующих лазеров является низкий КПД – 0,5%.

Электрохимическая обработка. В технологии машиностроения все более тесным становится содружество электричества, химии и механики. Химические реактивы создают на обрабатываемой поверхности более мягкую, чем основной металл пленку, электричество интенсифицирует процесс ее образования, а механические установки удаляют нарастающий поляризационный слой. Таким образом, осуществляется электрохимические точение, фрезерование, сверление, шлифование.

При электрохимическом шлифовании 9/10 металла снимается за счет электрохимического растворения и 1/10 – абразивом. Обработка удешевляется в 5-10 раз. Повышается качество шлифуемой поверхности, т.к. в зоне резания не возникает больших температур.